Avances en la investigación aplicada de la tecnología de espectrometría de infrarrojo cercano en el monitoreo de oxígeno cerebral y hemodinámica en pacientes neurocirujanosRed de instrumentos químicos

Prólogo

El consumo de oxígeno en el tejido cerebral es enorme, y el peso del cerebro adulto representa solo el 2% del peso corporal, pero su flujo sanguíneo representa aproximadamente el 15% del gasto cardíaco en reposo y el consumo de oxígeno representa aproximadamente el 20% del consumo de oxígeno en todo el cuerpo.Según la literatura relevante, la hipoxia isquémica representa hasta el 90% de las personas que mueren por lesiones cerebrales..En el trabajo clínico, para lograr la protección cerebral, se necesitan urgentemente tecnologías que puedan monitorear con precisión el transporte sanguíneo y la oxigenación de los tejidos cerebrales en tiempo real.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展

La tecnología de espectrometría de infrarrojo cercano (nirs) es una tecnología de detección que se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Puede medir la saturación de oxígeno del tejido local (rso)₂) para evaluar el Estado de oxigenación del tejido cerebral. Este artículo trata sobrePrincipios del monitoreo ySe revisan los avances de la investigación en el monitoreo de oxígeno cerebral y hemodinámico en neurocirugía.

Principios básicos de la aplicación de la tecnología de espectro infrarrojo cercano

La tecnología de espectrometría de infrarrojo cercano es un método de detección óptica continuo en tiempo real. Las ondas de luz del infrarrojo cercano tienen una longitud de entre 700 y 1000 nm y tienen una buena penetración en los tejidos humanos (como el cuero cabelludo, el cráneo, etc.) y son menos dispersas..El principal absorbedor de la luz infrarroja cercana en el cráneo es la hemoglobina oxigenada (hbo).₂) y la hemoglobina reductora (hb), los dos tienen diferentes espectros de absorción, por lo que podemos distinguir los dos por métodos ópticos.

Cuando la luz infrarroja cercana entra en el tejido humano, dos tipos de hemoglobina en el tejido tienen un efecto de absorción en él. Medimos la intensidad de la luz emitida del tejido y, de acuerdo con la Ley modificada de Beer - lambert, podemos obtener la saturación de oxígeno en sangre del tejido local.Hay un gran número de vasos sanguíneos finos en el tejido cerebral, de los cuales alrededor del 20% son arterias, alrededor del 5% capilares y alrededor del 75% restantes son venas.Por lo tanto, rSO₂De hecho, es la media ponderada de la saturación de oxígeno en sangre arterial y venosa en el tejido cerebral local, que está más cerca de la saturación de oxígeno en sangre venosa, lo que puede reflejar el equilibrio dinámico entre el suministro y el consumo de oxígeno cerebral.

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Debido a que esta técnica de detección no depende del latido de las arterias, podemos medir normalmente los parámetros de oxígeno cerebral en caso de hipotensión, hipotermia profunda, pulso débil o incluso parada cardíaca.

Aplicación clínica

1. En el tratamiento de la lesión craneoencefálicaNIRSAplicación del monitoreo del oxígeno cerebral

En la actualidad, la saturación de oxígeno arterial (sao) se utiliza comúnmente en la clínica.₂), saturación de oxígeno en sangre percutánea (spo)₂) o monitoreo de presión intracraneal para reflejar indirectamente el Estado de oxigenación cerebral, pero los dos primeros solo pueden reflejar el suministro de oxígeno en todo el cuerpo y no pueden reflejar el Estado de oxigenación del tejido cerebral local.El monitoreo de la presión intracraneal es una operación invasiva y tiene una mala aceptación en nuestro país. Saturación de oxígeno en el tejido cerebral (rso) realizada a través del nirs₂) monitoreo, estudio descubre rso₂Saturación de oxígeno en sangre con vena yugular (sjvo)₂), presión parcial de oxígeno en el tejido cerebral (pbto)₂Existe una correlación significativa entre ellos, y son más seguros y precisos que los dos últimos.Monitoreo continuo de rso₂Los cambios dinámicos pueden reflejar completamente el metabolismo del oxígeno cerebral.Cuando la presión intracraneal aumentó ligeramente y moderadamente, los indicadores metabólicos de oxígeno cerebral no cambiaron significativamente, pero cambiaron significativamente en aquellos con aumento grave de la presión intracraneal.Kampfl y otros dividieron a 65 pacientes con traumatismo craneoencefálico grave en dos grupos, a y b, de acuerdo con el estándar de presión intracraneal (icp) de 25 mmhg, y encontraron rso en el Grupo B.₂Significativamente inferior al Grupo A y después de un período de inhalación de oxígeno de alto flujo, el Grupo a rso₂Hubo un aumento significativo, mientras que el cambio no se observó en el Grupo b, lo que sugiere ICP y rso.₂Hubo una correlación negativa significativa entre ellos.

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También hay estudios que muestran que, rSO₂Se relacionó negativamente con la ICP y positivamente con la presión de infusión cerebral (cpp).En general, se cree que el CPP debe mantenerse por encima de 60 a 70 mmhg después de una lesión craneoencefálica, de lo contrario la infusión cerebral se verá afectada significativamente. Dunham y otros monitorearon la saturación de oxígeno cerebral y la presión de infusión cerebral en cuatro pacientes con traumatismo craneoencefálico grave durante 6 días, sugiriendo que la saturación de oxígeno cerebral y la presión de infusión cerebral están significativamente relacionadas, y cuando caen por debajo del 55%, el 68,2% del tiempo cpp70mmhg todavía puede haber hipoxia cerebral (rso).₂Por debajo del 55%).Sin embargo, cuando la presión de infusión cerebral fue superior a 70 mmhg, el tiempo rso fue del 96,4%.₂El valor es superior al 75%, lo que sugiere que cuando el valor de saturación de oxígeno cerebral es superior al 75%, el personal médico puede especular que la presión de infusión cerebral está dentro del rango normal y ya no es necesario realizar un monitoreo invasivo de la presión de infusión. Este estudio sugiere que los nirs pueden convertirse en un método no invasivo para reemplazar el monitoreo de la presión intracraneal.

2. aplicación del monitoreo de oxígeno cerebral nirs en el tratamiento de enfermedades cerebrovasculares

Zweifel y otros descubren rso₂El aumento coincidió con el alivio del vasoespasmo y la mejora de los síntomas clínicos, y el espasmo arterial se observó mediante imágenes arteriales con el rso del mismo lado.₂La disminución está significativamente relacionada y aumenta el grado de espasmos (especialmente cuando el diámetro vascular disminuye en más del 75%), el rso ipsilateral₂Reducción sustancial,Muestra que el nirs puede detectar simultáneamente una disminución del oxígeno cerebral secundaria al vasoespasmo y tiene una buena sensibilidad.McCormick y otros permitieron a siete sujetos voluntarios inhalar una mezcla de concentraciones de hipoxia (fio)₂= 7%) causa hipoxia transitoria, mientras monitorea de cerca el eeg, SAO₂El SpO₂El rSO₂Cambios en varios indicadores, se encontró que la disminución de la saturación de oxígeno en sangre cerebral y los cambios en la concentración de oxígeno inhalado ocurrieron casi simultáneamente, y rso₂La disminución es unos dos minutos antes de los cambios en el eeg, lo que demuestra que el nirs puede detectar la hipoxia cerebral antes y con mayor sensibilidad cuando otros parámetros de monitoreo todavía están en el rango normal. Taussky y otros detectaron la saturación de oxígeno cerebral y el flujo sanguíneo cerebral local de los pacientes mediante el uso simultáneo de nirs y técnicas de imagen de infusión por TC en 1.287 pacientes (incluyendo hemorragia subaracnoidea, accidente cerebrovascular isquémico y hemorragia cerebral), respectivamente, y los dos tenían una buena correlación.Se sugiere que el nirs puede ser un medio eficaz, no invasivo y de monitoreo de oxígeno cerebral en tiempo real junto a la cama de la unidad de cuidados intensivos.

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La endarterectomía carótida (cea) puede aliviar la isquemia cerebral efímera del sistema carótida unilateral y eliminar placas ateroscleróticas y úlceras que causan isquemia cerebral efímera. En el momento de la endarterectomía de la arteria carótida, es frecuente la necesidad de sujetar la arteria carótida unilateral. es muy importante garantizar el suministro de sangre en la región cerebral Al sujetar la arteria carótida durante la cirugía. aunque el anillo de Willis de la arteria base craneal puede proporcionar suministro de oxígeno a la circulación colateral, es necesario evaluar y monitorear continuamente la adecuación del flujo sanguíneo a la circulación colateral.En comparación con otros métodos de monitoreo de oxígeno cerebral, el nirs puede implementar el rso de manera más simple, no invasiva y continua.₂El monitoreo puede prevenir eficazmente accidentes cerebrovasculares perioperatorios e incluso muertes relacionadas con la cea, y es un medio eficaz para que la CEA prediga la isquemia cerebral y la hipoxia durante la cirugía.El estudio encontró que los pacientes con CEA tienen rso perioperatorio₂, función cognitiva y cambios en los potenciales inducidos somatosensoriales en comparación con rso₂La importancia de monitoreo de los potenciales inducidos somatosensoriales en la cea,Se encontró que los pacientes no desarrollaron disfunción cognitiva durante el período perioperatorio y cuando la infusión sanguínea en el área cerebral fue reconectada, rSO₂Es más obvio que los cambios en los potenciales inducidos somatosensoriales, lo que es muy propicio para la observación perioperatoria del suministro de sangre y la reapertura en la región cerebral, y es un medio de monitoreo simple y eficaz en el período perioperatorio de la cea. En general, se cree que, rSO₂La disminución de la relación superior al 12% sugiere isquemia cerebral y advierte a los clínicos que hagan las intervenciones farmacológicas y fisiológicas correspondientes.

3. En el tratamiento de tumores cerebralesNIRSAplicación de la tecnología

En la actualidad, la cirugía combinada con la radioterapia y la quimioterapia sigue siendo el tratamiento más eficaz para tratar los principales tumores cerebrales, como el Glioma y el meningioma, y el reconocimiento de las áreas funcionales cerebrales en la cirugía de tumores cerebrales es la clave del éxito o el fracaso de la cirugía.La concentración de hemoglobina oxigenada aumenta rápidamente cuando se activa la zona funcional cerebral, mientras que la concentración de hemoglobina desoxigenada disminuye lentamente y en menor medida. monitorear los cambios de hemoglobina en los dos Estados oxigenados puede conocer la zona de actividad funcional cerebral. este principio se conoce como el método de dependencia del nivel de oxígeno en sangre (bold). En la actualidad, además de la tecnología de imagen funcional de resonancia magnética nuclear, la tecnología nirs también puede utilizar este principio para realizar un monitoreo no invasivo de áreas funcionales cerebrales en tiempo real.Fujiwaran y otros utilizaron nirs y técnicas de RMN funcional para monitorear simultáneamente la corteza peritumoral de pacientes con tumores cerebrales y encontraron que debido a la lesión tumoral, el patrón de cambio de la concentración de hemoglobina era anormal cuando se activó la zona funcional peritumoral.La tecnología de RMN funcional única no puede detectar con precisión las áreas funcionales cerebrales, lo que resulta en errores falsos negativos.

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En comparación con la tecnología NMR funcional, la tecnología nirs tiene una mayor resolución temporal, un entorno de aplicación más libre, menos restricciones a la actividad del paciente y menores costos de aplicación. Más importante aún, en comparación con las limitaciones de la tecnología de RMN funcional para monitorear solo la concentración de desoxihemoglobina, los nirs pueden monitorear tanto la desoxihemoglobina como la hemoglobina oxigenada. si se aplican conjuntamente la tecnología nirs y la tecnología de RMN funcional, la incidencia de errores falsos negativos en el monitoreo de RMN funcional se puede reducir considerablemente. Además, la tecnología nirs no solo puede localizar las áreas funcionales cerebrales, sino que también puede realizar directamente el reconocimiento asistido por tumores monitoreando las características de saturación de oxígeno en sangre del tumor.Su principal mecanismo radica en la heterogeneidad de la estructura tumoral, y hay ciertas diferencias entre la proporción de vasos sanguíneos y venas en el tumor y el tejido normal, lo que resulta en una saturación anormal de oxígeno en el tumor.

4. 利用NIRSAplicación del monitoreo hemodinámico cerebral

La presión de infusión cerebral estable es el factor determinante del flujo sanguíneo cerebral constante, que es la base para mantener la función cerebral normal. La detección de la hemodinámica cerebral por espectrometría de infrarrojo cercano es el último avance en el campo del monitoreo de la función cerebral, que puede ser producida por hemoglobina oxigenada (△ c)_HbO2) y hemoglobina reductora (△ C_Hb) la variación del contenido se calcula en△ chbd (△ c)_HbD=△C_HbO2-△C_Hb)， △C_HbDPuede reflejar indirectamente la cantidad de cambios en el flujo sanguíneo cerebral. El monitoreo en tiempo real de los cambios en el flujo sanguíneo cerebral (cbf) junto a la cama del nirs ofrece nuevas oportunidades para el estudio de la regulación autónoma de los vasos cerebrales y la hemodinámica.En los últimos años, el nirs se ha utilizado ampliamente en el campo de las enfermedades vasculares neuroquirúrgicas y las lesiones craneoencefálicas, y se ha demostrado experimentalmente y clínicamente que puede reflejar con precisión los cambios hemodinámicos cerebrales.

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Cooperj.a y otros utilizaron nirs para monitorear△ C durante el experimento de compresión carótida en siete cerditos recién nacidos._HbDY monitorear simultáneamente el flujo sanguíneo cerebral (cbf), se encontró que las dos tendencias cambiantes eran consistentes y tenían una buena correlación (r2 = 0907).En la actualidad, la ecografía Doppler es un "estándar de oro" reconocido clínicamente en el país y en el extranjero para reflejar la hemodinámica cerebral y la función reguladora autónoma de los vasos sanguíneos. budohoski, k.p, etc., pueden predecir y prevenir con mayor precisión la isquemia cerebral tardía en pacientes con Hemorragia subaracnoidea mediante la aplicación conjunta de las técnicas nirs y TCD para monitorear los cambios en el flujo sanguíneo cerebral bajo el monitoreo dinámico de la presión arterial media de los pacientes en tiempo real.

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Resumen

Al final, el nirs es una herramienta prometedora de monitoreo de enfermedades neurológicas graves.El monitoreo preciso y en tiempo real de la saturación de oxígeno cerebral puede guiar la selección de medidas terapéuticas efectivas y juzgar el pronóstico de los pacientes en pacientes neurocirujanos, especialmente en pacientes graves con función de Regulación automática del flujo sanguíneo cerebral dañada.

El Monitor de saturación de oxígeno del tejido cerebral moc200 de bolianzhong tiene parámetros principales completos e indicadores de parámetros secundarios relacionados. con la tecnología avanzada nirs, se puede detectar e intervenir oportunamente en el Estado de equilibrio entre el suministro de oxígeno y el consumo de oxígeno del tejido cerebral del paciente desde tres dimensiones: tendencia de cambio en tiempo real, cambio relativo, profundidad y tiempo en el Estado de desaturación auc.₂Anomalías, reducir el daño cerebral causado por anomalías de oxígeno cerebral en el paciente, reducir el tiempo de hospitalización y mejorar el pronóstico del paciente.

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