Name: 使用漫反射光谱实时监测神经危重症患者 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-11-19T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: 了解如何使用漫反射光谱技术在神经重症监护病房实时监测脑血流动力学和氧合状态。该方法支持个体化治疗策略，有助于改善患者预后并降低死亡率。

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我们感谢圣保罗研究基金会（FAPESP）通过项目编号 2012/02500-8（RM）、2014/25486-6（RF）和 2013/07559-3 提供的支持。资助方在研究设计、数据收集与分析、发表决定或稿件撰写过程中均未发挥任何作用。

该方案已获得坎皮纳斯大学当地伦理委员会的批准（方案编号 56602516.2.0000.5404）。在进行测量之前，已从患者或其法定代理人处获得书面知情同意。我们纳入了因前循环缺血性卒中或前循环蛛网膜下腔出血而入住坎皮纳斯大学临床医院的患者。排除标准包括：后循环缺血性卒中患者、因颅内压升高而接受减压性颅骨切除术的患者，以及患有其他神经退行性疾病（如痴呆、帕金森病或任何可能与皮质萎缩相关的疾病）的患者。
1. 将系统转移至重症监护室（ICU）前的准备工作
<ol>
	<li>将所有光纤连接至相应的激光器和探测器，并确保它们已正确固定在光学探头（图1B）上。</li>
	<li>检查光学探头是否已用黑色布料覆盖，以避免激光在室内散射。</li>
	<li>将系统电源开关拨至“开启”位置。系统通电后，等待30秒，然后将DCS激光器的钥匙开关转至“开启”位置。FD-DOS激光器在系统通电时会自动启动。</li>
	<li>在系统准备过程中，需获得受试者或其法定代理人签署的知情同意书。获得同意后，将设备推车推至患者病房。 
	注意：由于该混合系统内置电池可持续工作长达45分钟，因此在转运过程中无需关闭电源。</li>
</ol>
2. DOS 系统的校准与增益设置
<ol>
	<li>到达ICU后，将DCS激光器的钥匙开关转至“OFF”位置以关闭激光器。</li>
	<li>从标记为“Calibrate”的固体模体开始，在FD-DOS软件（BOXY, ISS）上按照以下步骤运行校准程序。
	<ol>
		<li>在“File”菜单中，通过点击“Load settings file”选项，加载所用探头的相应设置文件。</li>
		<li>将探头放置在模体的曲面一侧，确保与表面良好接触，然后在FD-DOS软件中点击“Optimize All Detectors’”按钮，优化PMT偏置电压。</li>
		<li>在“Calibrate’”菜单中选择“Calc. Waveform Calib. Values for Optical Props. and Multiple Distances”选项，对多个源-探测器间距执行校准。</li>
		<li>从“Text-Mon”菜单中打开“User-defined Calculations”选项，检查测得的光学参数是否与模体上标注的预设值一致，并确认拟合的R2接近于1。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>重复上述步骤（除步骤2.2.3外），测量标记为“Check’”的模体的光学参数，以确认校准充分。测得的光学参数应与模体标注值在10%以内相符。 
	注意：每次移动探头时，务必通过点击“All Detectors OFF”按钮关闭PMT，以避免环境光直接照射导致PMT损坏。</li>
	<li>若校准不充分，请重新执行校准程序（步骤2.2和2.3）。确保FD-DOS系统的良好校准对于FD-DOS测量结果的有效性至关重要。</li>
</ol>
3. 床旁受试者的准备
<ol>
	<li>使用消毒湿巾清洁探头和患者前额。</li>
	<li>将双面胶贴在探头上（图1B），确保胶带不与光纤尖端直接接触。</li>
	<li>为受试者佩戴激光安全护目镜。</li>
	<li>将探头放置在目标区域（ROI）上，并将弹性绑带绕在受试者头部。尽管对于频域扩散光学光谱（FD-DOS）和扩散相关光谱（DCS）而言并非严格必需，但建议用黑色布料或黑色绷带覆盖光学探头，以减少环境光引起的噪声。 
	注意：应确保弹性绑带既不过紧&#160;也不过松。若绑带过紧，可能导致患者明显不适；若绑带过松，则可能导致数据质量下降，因为双面胶的固定力不足以保持探头位置稳定。</li>
	<li>在探头牢固固定于患者前额后，将钥匙开关转至“ON”位置以开启DCS激光器。 
	警告：DCS系统使用3B类激光，对眼睛暴露具有危害性。必须确保仅在探头正确连接至患者前额后才开启激光器。</li>
</ol>
4. 数据质量评估
<ol>
	<li>在开始使用图形用户界面（GUI）采集数据之前，需在 GUI 的“设置”选项卡中输入 DCS 的光源-探测器间距。 
	注意：DCS 系统无需校准步骤，但必须正确输入光源-探测器间距，以实现实时分析（详见补充材料）。</li>
	<li>在 GUI 中点击“开始”按钮启动采集软件，并在 FD-DOS 软件中检查 DOS 信号：
	<ol>
		<li>在 FD-DOS 软件中点击“优化所有探测器”按钮，以优化光电倍增管（PMT）的偏置电压。</li>
		<li>在“文本-监控”菜单的“用户自定义计算”选项中，检查 DOS 拟合的光学参数和 R2 值。R2 系数应接近 1；根据经验法则，人体受试者的吸收系数应在 0.05 至 0.2 cm-1 之间，散射系数应在 6 至 13 cm-113 之间。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在 GUI 的“相关曲线”选项卡中检查 DCS 信号：
	<ol>
		<li>将开关拨至“ON”位置，开启 DCS 探测器。</li>
		<li>确保每个 DCS 探测器测量到足够的光强。根据经验法则，光子计数应高于 10 kHz。</li>
		<li>若测得的光强高于 800 kHz，应使用中性密度滤光片降低光子计数，以避免损坏探测器。此问题通常出现在较短（&#60; 1 cm）的光源-探测器间距情况下。 
		注意：除了可能损坏 DCS 探测器外，光子计数超过 800 kHz 还可能因探测器的非线性效应而引入误差。</li>
		<li>检查自相关曲线，确保探头与皮肤耦合良好（参见代表性结果和图 2），必要时重新调整光学探头位置。</li>
		<li>若上一步中需要重新定位探头，则需重复步骤 4.2 和 4.3。这些步骤可能需要多次重复。 
		注意：每次移动探头时，必须关闭 DCS 和 FD-DOS 探测器。关闭 DCS 探测器需手动将开关拨至“OFF”位置；关闭 FD-DOS 探测器则需在 FD-DOS 软件中点击“所有探测器关闭”按钮。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>当探头与皮肤实现良好接触后，点击 GUI 中的“停止”按钮结束数据采集。随后，在“文件夹”文本框中设置实验和受试者标识符，并在“文件名”文本框中输入感兴趣区域（ROI）名称。</li>
	<li>在 GUI 中点击“开始”按钮，启动数据采集。</li>
	<li>根据实验方案要求，在第一个感兴趣区域（ROI）持续采集数据。如有需要，可将探头移至其他 ROI 并重复测量。 
	注意：监测时长可根据研究目标的不同而调整。</li>
</ol>
5. 测量过程中实验人员的注意事项
<ol>
	<li>开始测量后，在图形用户界面（GUI）的“实验信息”选项卡中填写相关的患者信息（例如，损伤类型和位置、正在使用的药物、年龄、性别等）。</li>
	<li>确保在监测期间发生的任何相关事件均通过点击图形用户界面（GUI）上的“标记”按钮进行标记。每次标记后，务必在图形用户界面（GUI）的“实验信息”选项卡中填写事件描述。</li>
</ol>
6. 停止数据采集
<ol>
	<li>在图形用户界面（GUI）中按下“停止”按钮，停止数据采集。</li>
	<li>在FD-DOS软件中按下代表数据采集与记录停止的两个红色方块按钮，停止FD-DOS软件运行。</li>
	<li>将DCS探测器的开关拨至“OFF”位置以关闭探测器，并将DCS激光器的钥匙旋至“OFF”位置以关闭激光器。</li>
	<li>点击“所有探测器关闭”按钮，关闭FD-DOS模块的光电倍增管（PMTs）。</li>
	<li>从患者头部取下探头，并从探头上移除双面胶带。随后使用消毒湿巾清洁探头。</li>
	<li>尽快重复测量每个固体模体的光学特性，以确保在整个监测过程中校准状态保持充分（参见步骤4.2.2）。 
	注意：理想情况下，应在将光学探头从患者头部移除后立即执行校准步骤（步骤6.6）。然而，由于时间安排问题，在下一节所展示的示例中，该步骤是在存储设施内完成的。</li>
	<li>使用消毒湿巾清洁系统及其附件。</li>
	<li>将推车推回存储室。</li>
</ol>

作者声明了与本研究、作者身份和/或本文发表相关的以下潜在利益冲突：RC Mesquita 有一项待审批的专利申请以及两项与此工作相关的其他专利（美国专利 10,342,488 和 10,064,554）。目前没有任何作者从这些专利中获得版税或付款。
&#160; &#160;

本文介绍了一种混合光学系统，可在床旁实时提供神经危重症患者的脑血流、脑氧合及脑氧代谢信息。此前已有研究指出，扩散光学技术有望作为临床场景中无创、床旁监测的潜在指标。先前一项研究通过病例报告的形式，重点关注了在神经重症监护室住院期间光学监测的临床意义及其可行性9。本研究的重点是详细阐述与扩散光学实时监测相关的关键且创新的技术要点。具体而言，本文提出了一种实时图形用户界面（GUI），可为临床医生提供清晰且有用的信息。该GUI支持对不同时段的数据进行便捷比较，这对于解读具有临床意义的数据至关重要。本文所实现的GUI可轻松适配基于软件相关器的扩散相关光谱（DCS）系统，但需注意实时显示频率应限制在约20 Hz。可通过对接收的自相关曲线进行实时平均处理，以降低更高采样速率的数据频率。未来，本方案所提供的实时信息有望用于指导临床治疗，从而改善神经危重症患者的临床预后。
本研究还提出使用一种可定制的光学探头，能够适应不同的应用场景，从而满足临床医生在不同目的和需求下的使用。正确选择光源-探测器间距是最大化扩散光学技术对大脑敏感性的关键步骤。在大多数...

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61608">Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies</a>. The Authors section was updated from:
Rodrigo Menezes Forti1,2 
Marilise Katsurayama2,3 
Lenise Valler2,3 
Andr&#233;s Quiroga1,2 
Luiz Simioni1 
Julien Menko4 
Antonio L. E. Falc&#227;o3 
Li Min Li2,5 
Rickson C. Mesquita1,2 
1Institute of Physics, University of Campinas 
2Brazilian Institute of Neuroscience and Neurotechnology 
3Clinical Hospital, University of Campinas 
4Department of Emergency Medicine, Albert Einstein College of Medicine 
5School of Medical Sciences, University of Campinas
to:
Rodrigo Menezes Forti1,2 
Marilise Katsurayama2,3 
Giovani Grisotti Martins1 
Lenise Valler2,3 
Andr&#233;s Quiroga1,2 
Luiz Simioni1 
Julien Menko4 
Antonio L. E. Falc&#227;o3 
Li Min Li2,5 
Rickson C. Mesquita1,2 
1Institute of Physics, University of Campinas 
2Brazilian Institute of Neuroscience and Neurotechnology 
3Clinical Hospital, University of Campinas 
4Department of Emergency Medicine, Albert Einstein College of Medicine 
5School of Medical Sciences, University of Campinas

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61608">Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies</a>. The Authors section was updated.

Erratum: Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies

导致重症神经疾病患者预后不良的大多数并发症均与脑血流动力学障碍引起的继发性损伤相关。因此，对这些患者的脑生理功能进行监测可能直接影响其发病率与死亡率1,2,3,4,5,6,7然而，目前尚无成熟的临床工具可用于对脑生理进行连续、实时、无创的监测&#160;重症监护患者床旁监测。在众多潜在技术中，扩散光学技术最近被提出作为一种有前景的手段，以填补这一空白8,9,10,11通过测量从头皮扩散散射的近红外光（~650–900 nm）的缓慢变化（即数十至数百毫秒量级），扩散光学光谱法（DOS）可检测脑内主要色素物质的浓度，例如脑氧合血红蛋白（HbO）和脱氧血红蛋白（HbR）。12,13此外，还可以利用扩散相关光谱法（DCS）测量脑血流量（CBF）。10,14,15,16,17 通过量化光强度的快速波动（即，从几秒到几分钟） &#181;s到几毫秒）。当DOS与DCS结合使用时，还可提供脑组织氧代谢率（CMRO2)18,19,20.
已有研究探索了将 DOS 与 DCS 结合，用于多种临床前及临床场景中的患者监测。例如，漫射光学技术已被证明可为重症新生儿提供重要的临床信息21,22,23,24，包括在治疗心脏缺陷的心脏手术期间的应用23,25,26,27,28。此外，多位研究人员已探索利用漫射光学技术评估不同脑血管干预过程中的脑血流动力学变化，例如颈动脉内膜切除术29,30,31、脑卒中的溶栓治疗32、床头抬高操作33,34,35、心肺复苏36以及其他干预措施37,38,39。当同时具备连续血压监测条件时，漫射光学技术还可用于监测健康个体及危重病患的脑自动调节功能11,40,41,42，以及评估脑循环的临界闭合压43。多位研究者已使用不同金标准 CBF 测量方法对 DCS 测定的 CBF 进行了验证18，而通过漫射光学技术测得的 CMRO2 也被证明是神经重症监护中一个有用的参数8,18,23,24,28,43,44,45。此外，既往研究已验证了基于光学方法获得的脑血流动力学参数在神经危重症患者长期监测中的有效性8,9,10,11，包括用于预测缺氧46,47,48和缺血事件8。
漫反射光学技术在纵向测量以及临床干预过程中提供有价值实时信息的可靠性，目前仍缺乏充分研究。此前曾将独立的漫反射光谱（DOS）系统与侵入式脑组织氧张力监测仪进行比较，结果认为DOS的灵敏度不足以替代侵入式监测手段。然而，除了相关研究采用的样本量相对较小之外，直接比较侵入式与非侵入式监测方法可能存在方法学上的偏差，因为这两种技术探测的是包含不同脑血管结构的不同体积组织。尽管这些研究最终均得出结论认为漫反射光学技术尚不能取代侵入式监测，但在两项研究中，DOS均表现出中等至良好的准确性，这在某些侵入式监测设备不可用的情况或场所下可能已足够适用。
与其他方法相比，漫射光学技术的关键优势在于能够使用便携式设备在床旁无创（且连续）地同时测量血流和组织血氧饱和度。与经颅多普勒超声（TCD）相比，扩散相关光谱（DCS）具有一项额外优势：它测量的是组织层面的灌注，而TCD测量的是大脑基底部大动脉中的脑血流速度。当评估近端大动脉血流和软脑膜侧支循环均参与灌注的狭窄-闭塞性疾病时，这一区别可能尤为重要。与正电子发射断层扫描（PET）和磁共振成像（MRI）等其他传统影像学方法相比，光学技术也具有优势。除了能够同时直接测量脑血流量（CBF）和氧合血红蛋白（HbO）/脱氧血红蛋白（HbR）浓度（这是单独使用MRI或PET无法实现的）之外，光学监测还具有显著更高的时间分辨率，从而可实现对动态脑自动调节40,41,42以及动态演变的血流动力学变化的评估。此外，与PET和MRI相比，漫射光学仪器成本低廉且便于携带，这一优势在中低收入国家血管疾病负担较重的背景下尤为关键。
本文提出的方案旨在为重症监护室（ICU）患者提供一种实时床旁神经监测的环境。该方案采用一种混合式光学设备，结合临床友好的图形用户界面（GUI）以及定制的光学传感器对患者进行检测（图1）。用于展示本方案的混合系统整合了两个独立模块的漫射光学光谱技术：一个商用的频域（FD-）DOS模块和一个自制的DCS模块（图1A）。FD-DOS模块49,50包含4个光电倍增管（PMT）和32个激光二极管，可在四个不同波长（690、704、750和850 nm）下发射光。DCS模块包含一个在785 nm波长下发射的长相干激光器、16个单光子计数器作为探测器以及一个相关器电路板。FD-DOS模块的采样频率为10 Hz，DCS模块的最大采样频率为3 Hz。为了整合FD-DOS和DCS模块，我们在控制软件中编程了一个微控制器，以在两个模块之间自动切换。该微控制器负责开启和关闭FD-DOS与DCS的激光器，以及控制FD-DOS探测器，从而实现两个模块的交替测量。总体而言，该系统每0.5至5秒可采集一次FD-DOS与DCS的联合数据，具体时间取决于信噪比（SNR）要求（更长的采集时间可获得更高的SNR）。为了将光耦合至前额，我们开发了一种可3D打印的光学探头，可根据每位患者进行个性化定制（图1B），其源-探测器间距可在0.8至4.0 cm之间变化。本示例中采用的标准源-探测器间距为：DCS使用2.5 cm，FD-DOS使用1.5、2.0、2.5和3.0 cm。
本研究中所述方案的主要特点是开发了一种实时界面，该界面既能通过友好的图形用户界面控制硬件，又能实时显示不同时间窗口下的主要脑生理参数图1C）。在所提出的图形用户界面（GUI）内开发的实时分析流程速度很快，计算光学参数耗时不到50毫秒（见 补充材料 有关更多细节）。该图形用户界面（GUI）的设计参考了神经重症监护室（neuro-ICU）中现有的临床仪器，并在系统向神经重症监护室转化过程中，通过临床使用者的广泛反馈进行了优化与调整。因此，该实时图形用户界面有助于&#160;光学系统在常规医院工作人员（如神经重症医师和护士）中的推广应用。漫射光学技术作为临床研究工具的广泛应用，有望增强其对具有生理意义数据的监测能力，并最终证明漫射光学是无创实时监测神经危重症患者的一种理想选择。

<table><tbody><tr><td>3D 打印机</td><td>Sethi3D</td><td>S2</td><td>用于打印可定制探头的 3D 打印机</td></tr><tr><td>Arduino UNO</td><td>Arduino</td><td>UNO REV3</td><td>负责交错执行 DCS 和 FD-DOS 测量的微控制器</td></tr><tr><td>DCS 相关器</td><td>Correlator.com</td><td>Flex11-16ch</td><td>DCS 模块的组成部分</td></tr><tr><td>DCS 探测器 IO 板</td><td>Excelitas Technology</td><td>SPCM-AQ4C-IO</td><td>DCS 模块的组成部分</td></tr><tr><td>DCS 探测器</td><td>Excelitas Technology</td><td>SPCM-AQ4C</td><td>DCS 模块的组成部分</td></tr><tr><td>DCS 激光器</td><td>CrystaLaser</td><td>DL785-120-SO</td><td>DCS 模块的组成部分</td></tr><tr><td>DCS 电源</td><td>Artesyn</td><td>UMP10T-S2A-S2A-S2A-S2A-IES-00-A</td><td>DCS 模块的组成部分（为 DCS 探测器供电；提供 2、5 和 30 V 电压）</td></tr><tr><td>FD-DOS 光纤</td><td>ISS</td><td>Imagent supplies</td><td>用于 FD-DOS 检测和照明的光纤由 ISS 提供</td></tr><tr><td>柔性 3D 打印材料</td><td>Sethi3D</td><td>NinjaFlex</td><td>用于打印柔性可定制探头的材料</td></tr><tr><td>Imagent</td><td>ISS</td><td>Imagent</td><td>FD-DOS 模块</td></tr><tr><td>激光防护眼镜</td><td>Thorlabs</td><td>LG9</td><td></td></tr><tr><td>多模光纤</td><td>Thorlabs</td><td>FT400EMT</td><td>用于 DCS 照明的多模光纤</td></tr><tr><td>中性密度滤光片 1.0 OD</td><td>Edmund Optics</td><td>53-705</td><td>用于短光源-探测器间距的中性密度滤光片</td></tr><tr><td>单模光纤</td><td>Thorlabs</td><td>780HP</td><td>用于 DCS 探测器的单模光纤</td></tr><tr><td>系统电池</td><td>SMS</td><td>NET4</td><td>用于设备运输过程中的系统供电电池</td></tr></tbody></table>

利用扩散光学光谱技术对神经重症患者进行实时监测

Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies

神经生理监测是神经危重症患者治疗中的重要目标，因其可能预防继发性损伤并直接影响发病率与死亡率。然而，目前尚缺乏适用于床旁连续监测脑生理功能的无创、实时技术。漫射光学技术已被提出作为潜在工具，用于神经危重症患者脑血流和脑氧合状态的床旁测量。此前，漫射光谱技术已在多种临床场景中用于患者监测，范围涵盖新生儿监护到成人脑血管干预。但该技术在床旁为临床医生提供实时信息的可行性仍缺乏充分研究。本文报道了一种漫射光学系统在重症监护期间对脑血流、脑氧合及脑氧代谢进行连续实时监测的临床转化应用。该仪器的实时监测功能有望推动基于个体化脑生理特征的治疗策略，而非依赖动脉血压等替代性指标。通过使用相对廉价且便携的设备，在不同时间尺度上提供脑循环的实时信息，该方法在预算有限的医院、偏远地区以及&#160;在开阔区域的监测（如国防和体育领域）。

理想情况下，使用扩散相关光谱（DCS）模块获得的归一化自相关曲线在零延迟时间外推处的值应约为1.5（当使用单模光纤时）14），且在较长的延迟时间下，曲线应衰减至1。曲线应平滑，并且在源-探测器间距较长时衰减更快。一个良好的自相关曲线示例如下所示 图2A. 图2B 显示了一个不良的自相关曲线示例；在此示例中，无法区分不同源-探测器间距的曲线。 图2C 显示了另一个不良自相关曲线的示例，其中曲线的尾部与所使用的模型不匹配。这两条曲线中存在的问题（图2B，C与探头和皮肤耦合不良或光源的光直接泄漏到较短的源-探测器间距有关。
为了正确解读实时监测中观察到的变化，并将其与临床行为相关联，展示不同时间窗口下的神经生理学数据至关重要。作为示例，<strong class="xfi...

本文介绍了一种利用漫射光学技术在床旁无创、实时监测神经危重症患者脑血流动力学的实验方案。具体而言，该方案采用一种混合式漫射光学系统，用于检测并实时显示脑组织氧合、脑血流量和脑代谢的相关信息。

神经生理学监测是神经危重症患者治疗中的重要目标，因其可预防继发性损伤并直接影响……

在神经重症患者治疗期间，对脑生理进行无创、实时监测，可能降低致残率和死亡率，这在偏远地区和野外环境中尤为重要。随着便携式且相对低成本仪器的发展，扩散光学技术可用于同时测量血流和血氧水平，具有高时间分辨率，且不会干扰重症监护。其实时特性有望基于个体患者的脑生理特征，指导神经重症监护室中脑损伤的治疗策略，而非依赖普遍适用的标准方案或替代性指标。在将系统移入重症监护室（ICU）之前，将所有光纤连接到相应的激光器和探测器，并确保它们已正确连接至光学探头。然后，获得患者或其法定代理人同意，并将设备推车推至患者病房。到达后，关闭DCS激光器。在“文件”菜单中，单击“加载设置文件”以载入相应的探头设置文件。将探头放置在校准模体的曲面一侧，确保与表面良好接触，然后单击“优化所有探测器”以优化光电倍增管（PMT）的偏置电压。在“校准”菜单中，单击“计算光学探头及多个距离的波形校准值”以对多个光源-探测器间距执行校准。在 Text-Mon 菜单中，打开用户自定义选项，检查测得的光学特性是否与预设值相符，并确认 R 平方拟合值接近 1。然后再次探测模体，测量标记为“check”的模体的光学特性，以确保校准充分。测得的光学特性应在模体标称值的 10% 范围内。为患者进行分析前的准备工作时，首先使用消毒湿巾清洁探头和患者的前额。在探头上贴上双面胶带，注意确保胶带不与光纤尖端直接接触，并为患者佩戴激光安全护目镜。将探头放置在目标区域，并用弹性绑带绕患者头部固定。然后，打开 DCS 激光器。在开始数据采集之前，在图形用户界面的“设置”选项卡中输入 DCS 光源与探测器之间的间距。要开始采集，请在系统软件中按下“开始”按钮。单击“优化所有检测器”以优化该患者的光电倍增管（PMT）偏置电压，并如示例所示检查 DOS 拟合的光学特性和 R 平方值。打开 DCS 检测器，并确认每个 DCS 检测器均测量到足够的光强度。通常，要求光强超过 10 千赫兹。如果测得的光强超过 800 千赫兹，则使用中性密度滤光片降低光子计数，以避免损坏探测器。在图形用户界面的“相关曲线”选项卡中检查自相关曲线，以确保探头与皮肤接触良好；如有必要，重新调整光学探头的位置。当探头与皮肤之间实现良好接触后，单击“停止”以结束数据采集，并在“文件夹”文本框中设置实验和患者标识符，在“文件名”文本框中设置感兴趣区域的名称。然后，按下“开始”以启动数据采集。开始测量后，在“实验信息”选项卡中输入相关的患者信息，并点击“标记”以确保监测期间发生的任何相关事件均被记录。每次标记后，需在“实验信息”选项卡中输入事件描述。评估结束时，在图形用户界面上点击“停止”以结束数据采集。关闭DCS探测器开关，并将DCS激光钥匙转至关闭位置。关闭所有探测器以关闭光电倍增管（PMTs），从患者头部取下探头，并从探头上移除双面胶带。然后，使用消毒湿巾清洁探头、系统及附件。使用DCS模块获得的归一化自相关曲线在零延迟时间外推处应约为1.5，并在较长延迟时间下衰减至1。在此不良自相关曲线示例中，无法区分不同源-探测器间距对应的曲线。尽管在此示例中，曲线的尾部与所使用的模型不匹配。此处可以观察到一名接受镇静治疗的卒中患者在监测过程中，其支气管和口腔分泌物被吸除时的时间序列数据。干预措施引起的患者运动明显干扰了光学信号，导致光学参数出现非生理性的尖峰。干预后不久，血流动力学参数恢复至干预前的水平，这符合稳定患者的预期表现。在本次监测期间，即缺血性卒中住院后第13天，病灶同侧前额的脑血流量和脑氧代谢率明显低于对侧半球对称区域的相应参数，而双侧半球均观察到较高的氧摄取分数。对另一位患者的代表性偏侧性指数数据进行仔细分析后发现，住院后第1至第3天之间存在一个显著的功能受损期，随后从住院第3天之后开始出现第二个受损期。通过使用连续动脉血压监测仪，我们的方案可稍作修改，以评估神经危重症患者的脑血流调节功能，从而提供具有临床意义的数据。在床旁评估每位患者神经生理状态的潜力，有助于我们更深入地理解不同类型损伤的进展过程以及不同治疗方案的影响。

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科研

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Medicine

医学

使用漫反射光谱实时监测神经危重症患者

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基于氧气依赖性磷光淬灭的大脑血氧测量

我们将频域近红外光谱法测量的脑血红蛋白氧合水平与扩散相关光谱法测量的脑血流指数相结合，以估算氧代谢指数。我们检验了该指标作为床旁筛查工具在评估新生儿大脑健康与发育方面的有效性。...

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利用扩散相关光谱技术评估小鼠模型中的脑血流

来源：Menezes Forti, R. 等．利用漫射光谱技术对神经重症患者进行实时监测．J. Vis. Exp.

使用扩散相关光谱法测量人体脑血流量

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同时评估脑血流动力学与脑组织光散射特性 在体 内 使用多光谱漫反射成像的大鼠脑成像

本方案演示了如何使用定制的扩散相关光谱仪器测量人前额叶皮层的静息态功能连接。报告还讨论了实验的实际操作要点以及数据分析的详细步骤。...

基于脑血流的静息态脑功能连接光学漫散斑光谱研究

本方案旨在协助临床医生测量婴儿和儿童不同身体部位的局部组织氧合情况。该方法可用于组织氧合可能受损的情况，特别是在体外循环期间、使用非搏动性心室辅助装置时，以及危重新生儿、婴儿和儿童的救治过程中。...

如何在危重新生儿、婴儿和儿童中实施近红外光谱监测

我们介绍了一种基于近红外扩散光学的多模态设备，用于无创、连续测量微血管的绝对血流指数和血氧饱和度。随后，通过血管阻断试验评估氧消耗的代谢率和反应性充血。...

用于重症监护的混合近红外漫射光学光谱无创监测微血管血氧及反应性充血

在损伤或疾病后重新训练异常的运动模式是物理康复的关键组成部分。近年来技术的进步使得在多种任务中能够准确评估运动，并几乎即时地对结果进行量化，从而为实时修正错误运动模式提供了新的机会。...

利用表现的实时反馈进行运动再训练

我们描述了一种实时PCR方案，用于分析脑脊液（CSF）中的microRNA。除RNA提取步骤外，该方法可推广应用于从其他体液、培养细胞或组织样本中提取的RNA。...

利用定量实时聚合酶链式反应进行脑脊液微小RNA谱分析

了解如何使用漫反射光谱技术在神经重症监护病房实时监测脑血流动力学和氧合状态。该方法支持个体化治疗策略，有助于改善患者预后并降低死亡率。

利用扩散光学光谱技术对神经重症患者进行实时监测

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