Name: Surveillance en temps réel des patients neurocritiques par spectroscopies optiques diffuses (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-11-19T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Découvrez le protocole de surveillance non invasive de l'hémodynamique cérébrale chez les patients neurocritiques par optique diffuse. Cette méthode permet d'évaluer en temps réel l'oxygénation, le flux sanguin et le métabolisme cérébraux au chevet du patient.

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Nous reconnaissons le soutien de la Fondation de recherche de São Paulo (FAPESP) à travers les Proc. 2012/02500-8 (RM), 2014/25486-6 (RF) et 2013/07559-3. Les bailleurs de fonds n’ont joué aucun rôle dans la conception de l’étude, la collecte et l’analyse des données, la décision de publier ou la préparation du manuscrit.

Le protocole a été approuvé par le comité local de l’Université de Campinas (numéro de protocole 56602516.2.0000.5404). Le consentement éclairé écrit a été obtenu du patient ou d’un représentant légal avant les mesures. Nous avons suivi les patients admis à l’hôpital clinique de l’Université de Campinas avec un diagnostic d’accident vasculaire cérébral ischémique ou d’hémorragie sous-arachnoïdienne affectant la circulation antérieure. Les patients ayant subi un AVC ischémique affectant la circulation postérieure, les patients présentant une craniectomie décompressive due à une pression intracrânienne élevée et les patients atteints d’autres maladies neurodégénératives (démence, maladie de Parkinson ou toute autre maladie pouvant être associée à une atrophie corticale) ont été exclus du protocole de l’étude.
1. Préparatifs avant le transfert du système à l’USI
<ol><li>Connectez toutes les fibres aux lasers et détecteurs appropriés et assurez-vous qu’elles sont correctement fixées à la sonde optique (Figure 1B).</li>
	<li>Vérifiez que la sonde optique est recouverte d’un chiffon noir pour éviter que les lasers ne brillent dans la pièce.</li>
	<li>Mettez l’interrupteur d’alimentation du système sur la position ON. Après avoir mis le système sous tension, attendez 30 secondes, puis tournez l’interrupteur à clé laser DCS sur la position « ON ». Les lasers FD-DOS sont automatiquement allumés lorsque le système est sous tension.</li>
	<li>Pendant la préparation du système, obtenir le consentement du participant ou d’un représentant légal. Après avoir obtenu le consentement, apportez le chariot dans la chambre du patient. REMARQUE: Étant donné que le système hybride dispose d’une batterie intégrée qui dure jusqu’à 45 minutes, il n’est pas nécessaire de l’éteindre pendant le transport.</li>
</ol>2. Paramètres d’étalonnage et de gain du système DOS
<ol><li>À votre arrivée à l’unité de soins intensifs, éteignez le laser DCS en mettant la clé en position « OFF ».</li>
	<li>En commençant par le fantôme solide marqué « Calibrer », exécutez le processus d’étalonnage sur le logiciel FD-DOS (BOXY, ISS) en suivant les étapes ci-dessous.<ol><li>Dans le menu 'Fichier', chargez le fichier de paramètres approprié pour la sonde utilisée en cliquant sur l’option 'Charger le fichier de paramètres'.</li>
		<li>Placez la sonde sur le côté incurvé du fantôme, en assurant un bon contact avec la surface, puis optimisez la tension de polarisation PMT en cliquant sur le bouton « Optimiser tous les détecteurs » dans le logiciel FD-DOS.</li>
		<li>Exécutez l’étalonnage pour les séparations sources-détecteurs multiples en cliquant sur l’option 'Calc. Waveform Calib. Valeurs pour les accessoires optiques. et Distances multiples » du menu « Calibrer ».</li>
		<li>Ouvrez l’option 'Calculs définis par l’utilisateur' dans le menu 'Texte-Mon' pour vérifier que les propriétés optiques mesurées correspondent aux valeurs prédéfinies (écrites dans le fantôme solide) et que l’ajustement R2 est proche de un.</li>
	</ol></li>
	<li>Répétez les étapes ci-dessus (à l’exception de l’étape 2.2.3) pour mesurer les propriétés optiques du fantôme marqué « Vérifier » afin de vous assurer que l’étalonnage était adéquat. Les propriétés optiques mesurées doivent correspondre, dans la limite de 10 %, aux valeurs spécifiées dans les fantômes. ATTENTION : Assurez-vous d’éteindre les PMT (en cliquant sur le bouton « Tous les détecteurs désactivés ») chaque fois que la sonde est déplacée pour éviter d’endommager les PMT en raison de l’éclairage direct de la lumière ambiante.</li>
	<li>Si l’étalonnage n’est pas adéquat, réexécutez le processus d’étalonnage (étapes 2.2 et 2.3). Assurer un bon étalonnage du système FD-DOS est essentiel à la validité des mesures FD-DOS.</li>
</ol>3. Préparation du participant au chevet du patient
<ol><li>Utilisez des lingettes désinfectantes pour nettoyer la sonde et le front du patient.</li>
	<li>Placez le ruban adhésif double face sur la sonde (Figure 1B), en vous assurant que le ruban n’est pas en contact direct avec les extrémités de la fibre optique.</li>
	<li>Placez un laser de sécurité googles sur le sujet.</li>
	<li>Placez les sondes sur la région d’intérêt (ROI) et enroulez les sangles élastiques autour de la tête du sujet. Bien que cela ne soit pas strictement nécessaire pour FD-DOS et DCS, il est conseillé de couvrir la sonde optique avec un chiffon noir ou un bandage noir pour réduire le bruit dû à la lumière ambiante. REMARQUE: Il est important de s’assurer que la sangle élastique n’est ni trop serrée ni trop lâche. Si la sangle est trop serrée, cela peut causer un inconfort important au patient, et si la sangle est trop lâche, cela peut entraîner une mauvaise qualité des données car la bande double face n’est pas assez solide pour maintenir les sondes en place.</li>
	<li>Une fois que la sonde est correctement fixée au front du patient, allumez le laser DCS en mettant la clé en position « ON ». ATTENTION : Le système DCS utilise un laser de classe 3B qui est dangereux pour l’exposition oculaire. Il est très important de n’allumer les lasers que lorsque la sonde est correctement fixée au front du patient.</li>
</ol>4. Évaluation de la qualité des données
<ol><li>Avant de commencer à acquérir des données avec l’interface graphique, écrivez les séparations source-détecteur DCS dans l’onglet 'Paramètres' de l’interface graphique. REMARQUE : Le système DCS ne nécessite pas d’étape d’étalonnage, mais l’entrée appropriée des séparations source-détecteur est nécessaire pour l’analyse en temps réel (voir Matériel supplémentaire pour plus de détails).</li>
	<li>Démarrez le logiciel d’acquisition en appuyant sur le bouton « Démarrer » dans l’interface graphique et vérifiez le signal DOS dans le logiciel FD-DOS :<ol><li>Cliquez sur le bouton « Optimiser tous les détecteurs » dans le logiciel FD-DOS pour optimiser la tension de polarisation PMT.</li>
		<li>Vérifiez les propriétés optiques et le R2 du montage DOS dans l’option 'Calcul défini par l’utilisateur' du menu 'Text-Mon'. Le coefficient R 2 doit être proche de l’unité et, en règle générale, le coefficient d’absorption des patients humains doit être compris entre 0,05 et 0,2 cm-1, tandis que le coefficient de diffusion doit se situer entre 6 et 13 cm-113.</li>
	</ol></li>
	<li>Vérifiez le signal DCS dans l’onglet « Courbes de corrélation » de l’interface graphique.<ol><li>Allumez les détecteurs DCS en tournant les interrupteurs sur la position ' ON'.</li>
		<li>Assurez-vous que chaque détecteur DCS mesure une intensité lumineuse adéquate. En règle générale, plus de 10 kHz sont nécessaires.</li>
		<li>Si l’intensité mesurée est supérieure à 800 kHz, utilisez un filtre de densité neutre pour réduire le nombre de photons afin d’éviter d’endommager les détecteurs. C’est généralement un problème pour les séparations source-détecteur plus courtes (< 1 cm). REMARQUE: En plus d’endommager potentiellement les détecteurs DCS, un nombre de photons supérieur à 800 kHz peut également entraîner des erreurs dues à des effets non linéaires dans le détecteur.</li>
		<li>Vérifiez les courbes d’autocorrélation pour assurer un bon couplage cutané (voir les résultats représentatifs et la figure 2) et repositionnez la sonde optique si nécessaire.</li>
		<li>Si le repositionnement de la sonde était nécessaire à l’étape précédente, répétez les étapes 4.2 et 4.3. Ces étapes peuvent devoir être répétées plusieurs fois. REMARQUE: Les détecteurs DCS et FD-DOS doivent être éteints chaque fois que la sonde est déplacée. Pour éteindre les détecteurs DCS, déplacez manuellement les interrupteurs sur la position « OFF ». Le détecteur FD-DOS est désactivé en cliquant sur le bouton « Tous les détecteurs désactivés » dans le logiciel FD-DOS.</li>
	</ol></li>
	<li>Lorsqu’un bon contact entre la sonde et la peau est atteint, arrêtez la collecte de données en cliquant sur le bouton « Arrêter » dans l’interface graphique. Ensuite, définissez les identifiants de l’expérience et du patient dans la zone de texte « Dossier » et écrivez le nom du retour sur investissement dans la zone de texte « Nom du fichier ».</li>
	<li>Démarrez l’acquisition de données en appuyant sur le bouton 'Démarrer' dans l’interface graphique.</li>
	<li>Collectez les données dans le premier retour sur investissement aussi longtemps que requis par le protocole. Si nécessaire, déplacez la sonde vers les autres ROI et répétez la mesure. REMARQUE : La période de surveillance peut varier en fonction des objectifs de l’étude.</li>
</ol>5. Considérations pour l’expérimentateur pendant la mesure
<ol><li>Après avoir commencé la mesure, écrivez dans l’onglet « Informations sur l’expérience » de l’interface graphique les informations pertinentes sur le patient (par exemple, le type et l’emplacement de la blessure, les médicaments administrés, l’âge, le sexe, etc.).</li>
	<li>Assurez-vous que tout événement pertinent qui s’est produit pendant la période de surveillance est marqué en cliquant sur le bouton « Marquer » de l’interface graphique. Après chaque marque, assurez-vous d’écrire la description de l’événement dans l’onglet « Informations sur l’expérience » de l’interface graphique.</li>
</ol>6. Arrêter la collecte de données
<ol><li>Arrêtez la collecte de données en appuyant sur le bouton « Arrêter » dans l’interface graphique.</li>
	<li>Arrêtez le logiciel FD-DOS en appuyant sur le bouton d’arrêt de l’acquisition et de l’enregistrement des données représenté par deux carrés rouges dans le logiciel FD-DOS.</li>
	<li>Éteignez les détecteurs DCS en tournant les interrupteurs sur la position « OFF » et éteignez le laser DCS en tournant la clé sur la position « OFF ».</li>
	<li>Désactivez les PMT du module FD-DOS en cliquant sur le bouton « Tous les détecteurs désactivés ».</li>
	<li>Retirez la sonde de la tête du patient et retirez le ruban adhésif double face de la sonde. Ensuite, nettoyez la sonde avec des lingettes désinfectantes.</li>
	<li>Répéter la mesure des propriétés optiques de chaque fantôme solide dès que possible pour s’assurer que l’étalonnage est resté adéquat tout au long de la séance de surveillance (voir étape 4.2.2). REMARQUE: Idéalement, l’étape d’étalonnage doit être effectuée juste après le retrait des sondes optiques de la tête du patient (étape 6.6). Cependant, en raison de problèmes de calendrier, dans les exemples présentés dans la section suivante, cela a été fait dans l’installation de stockage.</li>
	<li>Nettoyez le système et ses accessoires avec des lingettes désinfectantes.</li>
	<li>Roulez le chariot jusqu’à la salle de stockage.</li>
</ol>

L’auteur (s) a déclaré les conflits d’intérêts potentiels suivants en ce qui concerne la recherche, la paternité et / ou la publication de cet article: RC Mesquita a une demande de brevet en instance et deux autres brevets pertinents pour ce travail (brevets américains 10,342,488 et 10,064,554). Aucun auteur ne reçoit actuellement de redevances ou de paiements provenant de ces brevets.

Cet article présentait un système optique hybride capable de fournir des informations en temps réel sur le flux sanguin cérébral, l’oxygénation cérébrale et le métabolisme cérébral de l’oxygène des patients neurocritiques à côté. L’utilisation de techniques d’optique diffuse avait déjà été abordée comme un marqueur potentiel pour la surveillance non invasive au chevet du patient dans des scénarios cliniques. Une étude précédente portait sur les aspects cliniques et la faisabilité d’une surveillance optique lors d’une hos...

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

La plupart des complications qui entraînent de mauvais résultats pour les patients neurologiques gravement malades sont liées à des blessures secondaires causées par des déficiences hémodynamiques cérébrales. Par conséquent, la surveillance de la physiologie cérébrale de ces patients peut avoir un impact direct sur les taux de morbidité et de mortalité 1,2,3,4,5,6,7. Actuellement, cependant, il n’existe aucun outil clinique établi pour la surveillance continue non invasive en temps réel de la physiologie cérébrale chez les patients neurocritiques au chevet du patient. Parmi les candidats potentiels, les techniques d’optique diffuse ont récemment été proposées comme un outil prometteur pour combler cette lacune 8,9,10,11. En mesurant les changements lents (c’est-à-dire de l’ordre de dizaines à des centaines de ms) de la lumière proche infrarouge diffusée de manière diffuse (~650-900 nm) du cuir chevelu, la spectroscopie optique diffuse (DOS) peut mesurer les concentrations des principaux chromophores dans le cerveau, tels que l’oxy- cérébral (HbO) et la désoxy-hémoglobine (HbR)12,13. De plus, il est possible de mesurer le débit sanguin cérébral (CBF) avec la spectroscopie de corrélation diffuse (DCS)10,14,15,16,17 en quantifiant les fluctuations rapides de l’intensité lumineuse (c’est-à-dire de quelques μs à quelques ms). Lorsqu’ils sont combinés, DOS et DCS peuvent également fournir une estimation du taux métabolique cérébral d’oxygène (CMRO2)18,19,20.
La combinaison de DOS et de DCS a été explorée pour surveiller les patients dans plusieurs scénarios précliniques et cliniques. Par exemple, il a été démontré que l’optique diffuse fournit des informations cliniques pertinentes pour les nouveau-nés gravement malades 21,22,23,24, y compris lors de chirurgies cardiaques pour traiter des malformations cardiaques 23,25,26,27,28 . En outre, plusieurs auteurs ont exploré l’utilisation de l’optique diffuse pour évaluer l’hémodynamique cérébrale au cours de différentes interventions cérébrovasculaires, telles que l’endartériectomie carotidienne 29,30,31, les traitements thrombolytiques pour l’AVC 32, les manipulations de tête de lit 33,34,35, la réanimation cardiorespiratoire 36, et d’autres37,38, 39. Lorsque la surveillance continue de la pression artérielle est également disponible, l’optique diffuse peut être utilisée pour surveiller l’autorégulation cérébrale, tant chez les sujets sains que chez les sujets gravement malades 11,40,41,42, ainsi que pour évaluer la pression de fermeture critique de la circulation cérébrale 43. Plusieurs auteurs ont validé les mesures de CBF avec DCS par rapport à différentes mesures de CBF de référence 18, tandis que CMRO2 mesuré avec l’optique diffuse s’est avéré être un paramètre utile pour la surveillance neurocritique 8,18,23,24,28,43,44,45 . De plus, des études antérieures ont validé les paramètres hémodynamiques cérébraux dérivés optiquement pour la surveillance à long terme des patients neurocritiques 8,9,10,11, y compris pour la prédiction des événements hypoxiques 46,47,48 et ischémiques 8.
La fiabilité des techniques d’optique diffuse pour fournir des informations précieuses en temps réel lors des mesures longitudinales ainsi que pendant les interventions cliniques reste largement ignorée. L’utilisation d’un système DOS autonome a déjà été comparée à des moniteurs invasifs de tension d’oxygène dans les tissus cérébraux, et le DOS a été jugé ne pas avoir une sensibilité suffisante pour remplacer les moniteurs invasifs. Cependant, en plus d’utiliser des populations relativement petites, la comparaison directe des moniteurs invasifs et non invasifs peut être erronée car chaque technique sonde différents volumes contenant différentes parties du système vasculaire cérébral. Même si ces études ont finalement conclu que l’optique diffuse ne remplace pas les moniteurs invasifs, dans les deux études, DOS a atteint une précision modérée à bonne, ce qui peut être suffisant pour les cas et / ou les endroits où les moniteurs invasifs ne sont pas disponibles.
Par rapport à d’autres approches, le principal avantage de l’optique diffuse est sa capacité à mesurer simultanément le débit sanguin et l’oxygénation du sang des tissus de manière non invasive (et continue) au chevet du patient à l’aide d’instruments portables. Par rapport à l’échographie Doppler transcrânienne (DCD), la MDD présente un avantage supplémentaire : elle mesure la perfusion au niveau tissulaire, tandis que la DTC mesure la vitesse du flux sanguin cérébral dans les grosses artères à la base du cerveau. Cette distinction peut être particulièrement importante lors de l’évaluation des maladies sténo-occlusives dans lesquelles l’écoulement proximal des grosses artères et les collatéraux leptoméningés contribuent à la perfusion. Les techniques optiques présentent également des avantages par rapport à d’autres modalités d’imagerie traditionnelles, telles que la tomographie par émission de positrons (TEP) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM). En plus de fournir simultanément des mesures directes des concentrations de CBF et d’HbO/HbR, ce qui n’est pas possible avec l’IRM ou la TEP seules, la surveillance optique fournit également une résolution temporelle nettement meilleure, permettant, par exemple, l’évaluation de l’autorégulation cérébrale dynamique40,41,42 et l’évaluation des changements hémodynamiques évolutifs dynamiquement. En outre, l’instrumentation optique diffuse est peu coûteuse et portable par rapport à la TEP et à l’IRM, ce qui constitue un avantage essentiel compte tenu de la charge élevée des maladies vasculaires dans les pays à revenu faible et intermédiaire.
Le protocole proposé ici est un environnement pour le neuromonitoring en temps réel des patients à l’unité de soins intensifs (USI). Le protocole utilise un dispositif optique hybride associé à une interface utilisateur graphique (GUI) conviviale et à des capteurs optiques personnalisés pour sonder les patients (Figure 1). Le système hybride utilisé pour présenter ce protocole combine deux spectroscopies optiques diffuses provenant de modules indépendants : un module DOS commercial dans le domaine fréquentiel (FD-) et un module DCS maison (Figure 1A). Le module FD-DOS49,50 se compose de 4 tubes photomultiplicateurs (PMT) et de 32 diodes laser émettant à quatre longueurs d’onde différentes (690, 704, 750 et 850 nm). Le module DCS se compose d’un laser à longue cohérence émettant à 785 nm, de 16 compteurs monophotons comme détecteurs et d’une carte corrélative. La fréquence d’échantillonnage pour le module FD-DOS est de 10 Hz et la fréquence d’échantillonnage maximale pour le module DCS est de 3 Hz. Pour intégrer les modules FD-DOS et DCS, un microcontrôleur a été programmé à l’intérieur de notre logiciel de contrôle pour basculer automatiquement entre chaque module. Le microcontrôleur est responsable de l’allumage et de l’extinction des lasers FD-DOS et DCS, ainsi que des détecteurs FD-DOS pour permettre des mesures entrelacées de chaque module. Au total, le système proposé peut collecter un échantillon FD-DOS et DCS combiné toutes les 0,5 à 5 s, en fonction des exigences du rapport signal sur bruit (SNR) (des temps de collecte plus longs conduisent à un meilleur SNR). Pour coupler la lumière au front, nous avons développé une sonde optique imprimée en 3D qui peut être personnalisée pour chaque patient (Figure 1B), avec des séparations source-détecteur variant entre 0,8 et 4,0 cm. Les séparations source-détecteur standard utilisées dans les exemples présentés ici sont de 2,5 cm pour le DCS et de 1,5, 2,0, 2,5 et 3,0 cm pour le FD-DOS.
La principale caractéristique du protocole présenté dans cette étude est le développement d’une interface temps réel qui peut à la fois contrôler le matériel avec une interface graphique conviviale et afficher les principaux paramètres de physiologie cérébrale en temps réel sous différentes fenêtres temporelles (Figure 1C). Le pipeline d’analyse en temps réel développé dans l’interface graphique proposée est rapide et prend moins de 50 ms pour calculer les paramètres optiques (voir le matériel supplémentaire pour plus de détails). L’interface graphique s’inspire des instruments cliniques actuels déjà disponibles à la neuro-USI, et elle a été adaptée grâce à de nombreux commentaires des utilisateurs cliniques lors de la traduction du système à la neuro-USI. Par conséquent, l’interface graphique en temps réel peut faciliter l’adoption du système optique par le personnel hospitalier régulier, tel que les neurointensivistes et les infirmières. L’adoption généralisée de l’optique diffuse en tant qu’outil de recherche clinique a le potentiel d’améliorer sa capacité à surveiller des données physiologiquement significatives et peut finalement démontrer que l’optique diffuse est une bonne option pour la surveillance non invasive des patients neurocritiques en temps réel.

<table><tbody><tr><td>Imprimante 3D</td><td>Sethi3D</td><td>S2</td><td>Imprimante 3D utilisée pour imprimer les sondes personnalisables</td></tr><tr><td>Arduino UNO</td><td>Arduino</td><td>UNO REV3</td><td>Microcontrôleur chargé d’entrelacer les mesures DCS et FD-DOS</td></tr><tr><td>Corrélateur DCS</td><td>Correlator.com</td><td>Flex11-16ch</td><td>Composant du module DCS</td></tr><tr><td>DCS Dectectors IO Boards</td><td>Excelitas Technology</td><td>SPCM-AQ4C-IO</td><td>Composant du module DCS</td></tr><tr><td>Détecteurs DCS</td><td>Technologie Excelitas</td><td>SPCM-AQ4C</td><td>Composant du module DCS</td></tr><tr><td>Laser DCS</td><td>CrystaLaser</td><td>DL785-120-SO</td><td>Composant du module DCS</td></tr><tr><td>Alimentation DCS</td><td>Artesyn</td><td>UMP10T-S2A-S2A-S2A-S2A-IES-00-A</td><td>Composant du module DCS (alimentation pour le détecteur DCS ; 2, 5 et 30V)</td></tr><tr><td>Fibres FD-DOS</td><td></td><td>ISS Imagent Les</td><td>fibres utilisées pour la détection et l’éclairage FD-DOS sont provivées par ISS</td></tr><tr><td>Matériau d’imprimante 3D flexible</td><td>Sethi3D</td><td>NinjaFlex</td><td>Matériau utilisé pour imprimer les sondes flexibles personnalisables</td></tr><tr><td>Imagent</td><td>ISS</td><td>Imagent Module</td><td>FD-DOS</td></tr><tr><td>Lunettes de sécurité laser</td><td>Thorlabs</td><td>LG9</td><td></td></tr><tr><td>Fibre multimode</td><td>Thorlabs</td><td>FT400EMT</td><td>Fibre multimode utilisée pour l’éclairage DCS</td></tr><tr><td>Filtre à densité neutre 1.0 OD</td><td>Edmund Optics</td><td>53-705</td><td>Filtre à densité neutre pour les séparations de détecteurs à source courte</td></tr><tr><td>Fibre optique monomode</td><td>Thorlabs</td><td>780HP</td><td>Fibre optique monomode utilisée pour les détecteurs DCS</td></tr><tr><td>Batterie système</td><td>SMS</td><td>NET4</td><td>Batterie système utilisée pour le transport</td></tr></tbody></table>

surveillance en temps réel des patients neurocritiques par spectroscopies optiques diffuses

Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies

La surveillance neurophysiologique est un objectif important dans le traitement des patients neurocritiques, car elle peut prévenir les dommages secondaires et avoir un impact direct sur les taux de morbidité et de mortalité. Cependant, il existe actuellement un manque de technologies appropriées non invasives et en temps réel pour la surveillance continue de la physiologie cérébrale au chevet du patient. Des techniques optiques diffuses ont été proposées comme outil potentiel pour les mesures au chevet du chevet du débit sanguin cérébral et de l’oxygénation cérébrale chez les patients neurocritiques. Les spectroscopies optiques diffuses ont déjà été explorées pour surveiller les patients dans plusieurs scénarios cliniques allant de la surveillance néonatale aux interventions cérébrovasculaires chez les adultes. Cependant, la faisabilité de la technique pour aider les cliniciens en fournissant des informations en temps réel au chevet du patient reste largement ignorée. Ici, nous rapportons la traduction d’un système optique diffus pour la surveillance continue en temps réel du flux sanguin cérébral, de l’oxygénation cérébrale et du métabolisme cérébral de l’oxygène pendant les soins intensifs. La fonction en temps réel de l’instrument pourrait permettre des stratégies de traitement basées sur la physiologie cérébrale spécifique au patient plutôt que sur des mesures de substitution, telles que la pression artérielle. En fournissant des informations en temps réel sur la circulation cérébrale à différentes échelles de temps avec une instrumentation relativement bon marché et portable, cette approche peut être particulièrement utile dans les hôpitaux à petit budget, dans les régions éloignées et pour la surveillance dans les champs ouverts (par exemple, la défense et le sport).

Idéalement, les courbes d’autocorrélation normalisées obtenues avec le module DCS devraient être d’environ 1,5 à l’extrapolation du temps de retard nul (en utilisant des fibres monomodes14), et les courbes devraient se désintégrer à 1 à des temps de retard plus longs. La courbe devrait être lisse et avoir une décroissance plus rapide pour les séparations source-détecteur plus longues. Un exemple d’autocorrélation bonne est illustré à la figure 2A. <strong class="xfig"...

Un protocole de surveillance non invasive de l’hémodynamique cérébrale des patients neurocritiques en temps réel et au chevet du patient à l’aide d’optiques diffuses est présenté ici. Plus précisément, le protocole proposé utilise un système optique diffus hybride pour détecter et afficher des informations en temps réel sur l’oxygénation cérébrale, le flux sanguin cérébral et le métabolisme cérébral.

Surveillance en temps réel des patients neurocritiques par spectroscopies optiques diffuses

Neurophysiological monitoring is an important goal in the treatment of neurocritical patients, as it may prevent secondary damage and directly impact ...

La surveillance non invasive de la physiologie cérébrale en temps réel pendant le traitement des patients neurocritiques peut réduire les taux de mobilité et de mortalité, ce qui est particulièrement critique dans les zones reculées et les champs ouverts. Avec l’essor de l’instrumentation portable et relativement bon marché, l’optique diffuse peut être utilisée pour mesurer simultanément le débit sanguin et l’oxygénation, avec une résolution temporelle élevée et sans interférence des soins critiques. La fonction en temps réel a le potentiel d’orienter les stratégies de traitement des lésions cérébrales dans l’unité de soins intensifs neurologiques de la physiologie cérébrale spécifique au patient, plutôt que des protocoles standard universellement appliqués ou des mesures de substitution.Avant de déplacer le système dans l’unité de soins intensifs, connectez toutes les fibres aux lasers et détecteurs appropriés et assurez-vous qu’elles sont correctement fixées à la sonde optique. Ensuite, obtenez le consentement du patient ou d’un représentant légal et apportez le chariot à la chambre du patient. À votre arrivée, éteignez le laser DCS.Et dans le menu Fichier, cliquez sur Charger le fichier de paramètres pour charger le fichier de paramètres de sonde approprié. Placez la sonde sur le côté incurvé du fantôme d’étalonnage, en assurant un bon contact avec la surface, et cliquez sur Optimiser tous les détecteurs pour optimiser la tension de polarisation PMT. Dans le menu Calibrer, cliquez sur Calculer les valeurs d’étalonnage de forme d’onde pour les accessoires optiques et les distances multiples afin d’exécuter l’étalonnage des séparations de détecteurs de sources multiples.Dans le menu Text-Mon, ouvrez l’option définie par l’utilisateur pour vérifier que les propriétés optiques mesurées correspondent aux valeurs pré-spécifiées et que l’ajustement de R-squared est proche de un. Ensuite, sondez à nouveau le fantôme pour mesurer les propriétés optiques du fantôme marqué comme vérification afin de vous assurer que l’étalonnage était adéquat. Les propriétés optiques mesurées doivent être à moins de 10 % des valeurs spécifiées dans les fantômes.Pour préparer le patient à l’analyse, utilisez d’abord des lingettes désinfectantes pour nettoyer à la fois la sonde et le front du patient. Placez du ruban adhésif double face sur la sonde, en veillant à ce que le ruban ne soit pas en contact direct avec les pointes de la fibre optique, et placez des lunettes de sécurité laser sur le patient. Placez les sondes sur la région d’intérêt et enroulez les sangles élastiques autour de la tête du patient.Ensuite, allumez le laser DCS. Avant de commencer l’acquisition des données, entrez les séparations du détecteur de source DCS dans l’onglet Paramètres de l’interface utilisateur graphique. Pour commencer l’acquisition, appuyez sur Démarrer dans le logiciel système.Cliquez sur Optimiser tous les détecteurs pour optimiser la tension de polarisation PMT pour le patient, et vérifiez les propriétés optiques et le R carré de l’ajustement DOS comme illustré. Allumez les détecteurs DCS et vérifiez que chaque détecteur DCS mesure une intensité lumineuse adéquate. En règle générale, plus de 10 kilohertz sont nécessaires.Si l’intensité mesurée dépasse 800 kilohertz, utilisez un filtre à densité neutre pour réduire le nombre de photons afin d’éviter d’endommager les détecteurs. Vérifiez les courbes d’auto-corrélation dans l’onglet Courbes de corrélation de l’interface utilisateur graphique pour assurer un bon couplage de peau, et repositionnez la sonde optique, si nécessaire. Lorsqu’un bon contact entre la sonde et la peau est établi, cliquez sur Arrêter pour arrêter la collecte de données et définissez les identifiants de l’expérience et du patient dans la zone de texte Dossier et le nom de la région d’intérêt dans la zone de texte Nom de fichier.Appuyez ensuite sur Démarrer pour lancer l’acquisition des données. Après avoir commencé la mesure, entrez les informations pertinentes sur le patient dans l’onglet Informations sur l’expérience et cliquez sur Marquer pour vous assurer que tout événement pertinent qui se produit pendant la période de surveillance est marqué. Après chaque repère, saisissez la description de l’événement dans l’onglet Infos sur l’expérience.À la fin de l’évaluation, appuyez sur Stop dans l’interface utilisateur graphique pour arrêter la collecte de données. Éteignez l’interrupteur du détecteur DCS et tournez la clé laser DCS en position d’arrêt. Éteignez tous les détecteurs pour éteindre les PMT et retirer la sonde de la tête du patient et le ruban adhésif double face de la sonde.Ensuite, nettoyez la sonde ainsi que le système et les accessoires avec des lingettes désinfectantes. Les courbes d’autocorrélation normalisées obtenues avec le module DCS doivent être d’environ 1,5 lors de l’extrapolation du temps de retard nul et doivent diminuer jusqu’à un lors des temps de retard plus longs. Dans cet exemple d’une mauvaise courbe d’auto-corrélation, il n’est pas possible de distinguer les courbes des différentes séparations du détecteur de source.Alors que dans cet exemple, la queue de la courbe ne correspondait pas au modèle utilisé. Ici, on peut observer les séries chronologiques d’une séance de suivi d’un patient victime d’un AVC sous sédation au cours de laquelle les sécrétions bronchiques et orales du patient ont été aspirées. Le mouvement du patient induit par l’intervention a clairement perturbé le signal optique, entraînant des pics non physiologiques dans les paramètres optiques.Peu de temps après l’intervention, les paramètres hémodynamiques sont revenus à peu près aux mêmes valeurs qu’avant l’intervention, comme prévu pour un patient stable. Au cours de cette séance de surveillance, 13 jours après l’hospitalisation pour AVC ischémique, le débit sanguin cérébral et le taux métabolique cérébral de l’oxygène dans le front ipsilesionnel étaient considérablement inférieurs à leurs paramètres contralésionnels dans la région symétrique, tandis qu’une fraction élevée d’extraction d’oxygène a été observée dans les deux hémisphères. L’analyse minutieuse des données de cet indice de latéralité représentative d’un patient différent a révélé une période significative de déficience entre le premier et le troisième jour après l’hospitalisation et une deuxième période commençant après le troisième jour d’hospitalisation.À l’aide de tensiomètres artériels continus, notre protocole peut être légèrement modifié pour évaluer également la régulation cérébrale chez les patients neurocritiques, fournissant ainsi des données cliniques pertinentes. La possibilité d’évaluer la neurophysiologie de chaque patient au chevet du patient peut nous aider à mieux comprendre l’évolution des différentes blessures et l’impact des différents traitements prodigués.

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On combine dans le domaine fréquentiel des mesures de spectroscopie dans le proche infrarouge de l'oxygénation cérébrale avec l'hémoglobine diffuses mesures de spectroscopie de corrélation de l'indice de flux sanguin cérébral pour estimer un indice de métabolisme de l'oxygène. Nous avons testé l'utilité de cette mesure comme un outil de dépistage de chevet pour évaluer la santé et le développement du cerveau du nouveau-né.

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