Undersöka sambandet mellan intrakraniellt tryck och cerebralt blodflöde med hjälp av nära-infraröd diffus korrelationsspektroskopi (ICP-CBF)

Cerebral autoreglering (CA) är den komplexa processen där kroppen upprätthåller ett konstant blodflöde till hjärnan (cerebralt blodflöde, CBF) över ett brett spektrum av medelartärtryck (MAP) för att ge konstant syresättning och näringstillförsel till hjärnvävnaden. Genom att balansera trycket i blod och cerebrospinalvätska (CSF) stabiliserar CA dynamiskt cerebralt perfusionstryck (CPP) och därmed blodflödet. Störd CA kan resultera i minskad syre- och näringstillförsel till hjärnvävnaden, vilket leder till hypoxisk och ischemisk skada som resulterar i betydande sjuklighet och dödlighet.

Högt intrakraniellt tryck (ICP) är ofta förknippat med sviktande CA. Därför övervakas ICP rutinmässigt hos patienter som lider av traumatisk hjärnskada (TBI) och andra tillstånd som kan resultera i CA-fel. Förhöjd ICP bidrar till majoriteten av dödligheten efter svår TBI. Alla för närvarande tillgängliga ICP-övervakningssystem kräver införande av en elektrisk eller pneumatisk givare i kranialhålan, vanligtvis placerad i hjärnans parenkymet men ibland i det subdurala utrymmet (mellan hjärnan och skallen) eller in i ventriklarna. Detta utförs för närvarande endast av neurokirurger och medför en liten men betydande risk för blödning eller infektion.

Icke-invasiv ICP och därmed CA-övervakning skulle eliminera risken för komplikationer, skulle kunna användas av all sjukvårdspersonal, skulle utöka användningen till utanför sjukhusmiljöer och kan utöka utbudet av tillstånd för att dra nytta av ICP-övervakning.

Detta projekt piloterar ett tillvägagångssätt för att utöka vår förståelse av det grundläggande fysiologiska samspelet mellan intrakraniellt tryck, arteriellt blodtryck och cerebralt blodflöde hos vuxna slutenvårdspatienter.

En nyligen utvecklad form av nära-infraröd (NIR) optisk avkänning känd som Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS) erbjuder en möjlighet att kontinuerligt undersöka cerebralt blodflöde vid sängkanten. DCS mäter blodflödet i hjärnans mikrovaskulatur genom att bestämma ett blodflödesindex (BFi).

En liknande teknologi baserad på nära-infraröd spektroskopi (NIRS), tillämpades nyligen framgångsrikt av chefsutredaren i samma population på samma sätt som i det aktuella förslaget (IRAS ID: 219476, godkänt av East of England - Cambridge Central Research Etikkommittén (18/EE/0276) den 14/02/19). Vi har därför lång erfarenhet av att arbeta med optiska instrument i dessa patientgrupper.

I detta förslag kommer vi att använda ett anpassat DCS-forskningsinstrument. Detta forskningsinstrument är utformat för att mäta mikrovaskulärt cerebralt blodflöde för neurovetenskap och neurologiska forskningsapplikationer. Även om den här enheten är ett skräddarsytt instrument, byggt med denna studie i åtanke, är den baserad på etablerad forskningsteknologi och har testats framgångsrikt i mer än 20 friska frivilliga och i en rad kvalitetskontrollexperiment hittills. Den använder en pannmonterad optisk sond som innehåller nära-infraröda ljuskällor som kan belysa hjärnvävnaden icke-invasivt och kontinuerligt. Ljusets väg i hjärnvävnaden moduleras av blodflödet i den cerebrala mikrovaskulaturen och det absorberas eller sprids till slut. Det bakåtspridda ljuset samlas vid en annan punkt i sonden.

Samspelet mellan medelartärt blod (MAP) (mätt med hjälp av en intraarteriell kateter (en del av normal medicinsk vård för patienter på ITU) eller en icke-invasiv fingermanschett) och ICP påverkar morfologin hos det pulserande flödet i cerebral mikrovaskulär, så analysen av dessa signaler i samklang kommer att hjälpa oss att bättre förstå sambandet mellan ICP (som mäts kliniskt), MAP (som mäts kliniskt) och cerebralt blodflöde (vilket inte är det). Detta kan i sin tur hjälpa till att stödja ny forskning om hantering av huvudskador, särskilt ICP-inriktade behandlingsregimer. I slutändan kan detta leda till betydande förbättringar i sekundär skaderelaterad dödlighet, längd på sjukhusvistelse och minskad posttraumatisk funktionsnedsättning. Dessutom kan monitorns icke-invasiva karaktär utöka utbudet av medicinska tillstånd som kan dra nytta av ICP- och CA-övervakning, inklusive stroke, hjärntumörövervakning, hydrocefalus, prehospital vård av traumapatienter, rutinmässiga anestesi- och ICU-övervakningssystem och screening av patienter med huvudvärk i primärvården.

Dessutom, om den utvecklas framgångsrikt, kommer denna teknik sannolikt att vara extremt relevant för låg- och medelinkomstländer där tillgången till neurokirurger (och därmed ICP-övervakning) är extremt begränsad.