Name: Real-time monitoring van neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopieën (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-11-19T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Leer niet-invasieve monitoring van cerebrale hemodynamica bij neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopie. Deze methode biedt real-time gegevens over zuurstofvoorziening en bloedstroom voor patiëntgerichte behandeling.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

We erkennen de steun van de São Paulo Research Foundation (FAPESP) via Proc. 2012/02500-8 (RM), 2014/25486-6 (RF) en 2013/07559-3. De financiers hadden geen rol in het ontwerp van de studie, het verzamelen en analyseren van gegevens, de beslissing om te publiceren of de voorbereiding van het manuscript.

Het protocol werd goedgekeurd door het lokale comité van de Universiteit van Campinas (protocolnummer 56602516.2.0000.5404). Voorafgaand aan de metingen werd schriftelijke geïnformeerde toestemming verkregen van de patiënt of een wettelijke vertegenwoordiger. We volgden patiënten die werden opgenomen in het Clinics Hospital aan de Universiteit van Campinas met een diagnose van ischemische beroerte of een subarachnoïdale bloeding die de voorste circulatie beïnvloedde. Patiënten met ischemische beroertes die de posterieure circulatie beïnvloeden, patiënten met decompressieve craniectomie als gevolg van verhoogde intracraniale druk en patiënten met andere neurodegeneratieve ziekten (dementie, Parkinson of een andere ziekte die kan worden geassocieerd met corticale atrofie) werden uitgesloten van het onderzoeksprotocol.
1. Voorbereidingen voordat het systeem naar de ICU wordt verplaatst
<ol><li>Sluit alle vezels aan op de relevante lasers en detectoren en zorg ervoor dat ze goed zijn bevestigd aan de optische sonde (figuur 1B).</li>
	<li>Controleer of de optische sonde is bedekt met een zwarte doek om te voorkomen dat de lasers in de kamer schijnen.</li>
	<li>Zet de aan/uit-schakelaar van het systeem in de stand 'AAN'. Nadat u het systeem hebt ingeschakeld, wacht u 30s en draait u vervolgens de DCS-lasersleutelschakelaar in de stand 'AAN'. De FD-DOS-lasers worden automatisch ingeschakeld wanneer het systeem wordt ingeschakeld.</li>
	<li>Terwijl het systeem wordt voorbereid, moet u toestemming vragen aan de deelnemer of een wettelijke vertegenwoordiger. Na het verkrijgen van toestemming, breng de kar naar de kamer van de patiënt. OPMERKING: Omdat het hybride systeem een ingebouwde batterij heeft die tot 45 minuten meegaat, hoeft deze tijdens het transport niet te worden uitgeschakeld.</li>
</ol>2. Kalibratie- en versterkingsinstellingen van het DOS-systeem
<ol><li>Schakel bij aankomst op de IC de DCS-laser uit door de sleutel in de stand 'UIT' te zetten.</li>
	<li>Begin met het vaste fantoom met de aanduiding 'Kalibreren' en voer het kalibratieproces uit op de FD-DOS-software (BOXY, ISS) door de onderstaande stappen te volgen.<ol><li>Laad in het menu 'Bestand' het juiste instellingenbestand voor de gebruikte test door op de optie 'Instellingenbestand laden' te klikken.</li>
		<li>Plaats de sonde aan de gebogen kant van het fantoom, zorg voor een goed contact met het oppervlak en optimaliseer vervolgens de PMT-biasspanning door op de knop 'Optimize All Detectors' in de FD-DOS-software te klikken.</li>
		<li>Voer de kalibratie voor meerdere bron-detectorscheidingen uit door op de optie 'Calc. Waveform Calib. Waarden voor optische rekwisieten. en Meerdere afstanden' in het menu 'Kalibreren' .</li>
		<li>Open de optie 'Door de gebruiker gedefinieerde berekeningen' in het menu 'Text-Mon' om te controleren of de gemeten optische eigenschappen overeenkomen met de vooraf gespecificeerde waarden (geschreven in het vaste fantoom) en of de fitting R2 dicht bij één ligt.</li>
	</ol></li>
	<li>Herhaal de bovenstaande stappen (behalve stap 2.2.3) om de optische eigenschappen van het fantoom te meten dat is gemarkeerd als 'Controleren' om er zeker van te zijn dat de kalibratie adequaat was. De gemeten optische eigenschappen moeten binnen 10% overeenkomen met de waarden die in de fantomen zijn opgegeven. LET OP: Zorg ervoor dat u PMT's uitschakelt (door op de knop 'Alle detectoren UIT' te klikken) telkens wanneer de sonde wordt verplaatst om te voorkomen dat PMT's worden beschadigd door directe verlichting van omgevingslicht.</li>
	<li>Als de kalibratie niet toereikend is, voert u het kalibratieproces opnieuw uit (stappen 2.2 en 2.3). Het waarborgen van een goede kalibratie van het FD-DOS systeem is essentieel voor de validiteit van de FD-DOS metingen.</li>
</ol>3. Voorbereiding van de deelnemer aan het bed
<ol><li>Gebruik ontsmettende doekjes om zowel de sonde als het voorhoofd van de patiënt schoon te maken.</li>
	<li>Plaats de dubbelzijdige tape op de sonde (figuur 1B) en zorg ervoor dat de tape niet in direct contact komt met de optische vezelpunten.</li>
	<li>Plaats een laser veiligheid googles op het onderwerp.</li>
	<li>Plaats de sondes over de regio-van-interesse (ROI) en wikkel de elastische banden rond het hoofd van het onderwerp. Hoewel niet strikt noodzakelijk voor FD-DOS en DCS, is het raadzaam om de optische sonde te bedekken met een zwarte doek of zwart verband om ruis als gevolg van omgevingslicht te verminderen. OPMERKING: Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de elastische band niet te strak of te los zit. Als de riem te strak zit, kan dit aanzienlijk ongemak voor de patiënt veroorzaken en als de riem te los zit, kan dit leiden tot een slechte gegevenskwaliteit omdat de dubbelzijdige tape niet sterk genoeg is om de sondes op hun plaats te houden.</li>
	<li>Nadat de sonde goed is bevestigd aan het voorhoofd van de patiënt, schakelt u de DCS-laser in door de sleutel in de positie 'AAN' te zetten. LET OP: Het DCS-systeem maakt gebruik van een klasse 3B-laser die gevaarlijk is voor blootstelling aan de ogen. Het is erg belangrijk om de lasers alleen in te schakelen wanneer de sonde goed is bevestigd aan het voorhoofd van de patiënt.</li>
</ol>4. Beoordeling van de gegevenskwaliteit
<ol><li>Voordat u begint met het verkrijgen van gegevens met de GUI, schrijft u de DCS-brondetectorscheidingen op het tabblad 'Instellingen' van de GUI. OPMERKING: Het DCS-systeem vereist geen kalibratiestap, maar de juiste invoer van de bron-detectorscheidingen is noodzakelijk voor de real-time analyse (zie Aanvullend materiaal voor details).</li>
	<li>Start de acquisitiesoftware door op de knop 'Start' in de GUI te drukken en controleer het DOS-signaal in de FD-DOS-software:<ol><li>Klik op de knop 'Optimize All Detectors' in de FD-DOS software om de PMT bias spanning te optimaliseren.</li>
		<li>Controleer de optische eigenschappen en de R2 van de DOS-fitting in de optie 'User Defined Calculation' in het menu 'Text-Mon'. De R 2-coëfficiënt moet dicht bij eenheid liggen en als vuistregel moet de absorptiecoëfficiënt van menselijke patiënten binnen 0,05 en 0,2 cm-1 liggen, terwijl de verstrooiingscoëfficiënt binnen 6 en 13 cm-113 moet liggen.</li>
	</ol></li>
	<li>Controleer het DCS-signaal op het tabblad 'Correlatiecurven' van de GUI.<ol><li>Schakel de DCS-detectoren in door de schakelaars in de stand ' ON' te zetten.</li>
		<li>Zorg ervoor dat elke DCS-detector een voldoende lichtintensiteit meet. Als vuistregel geldt dat meer dan 10 kHz vereist is.</li>
		<li>Als de gemeten intensiteit hoger is dan 800 kHz, gebruik dan een filter met neutrale dichtheid om het aantal fotonen te verminderen om schade aan de detectoren te voorkomen. Dit is meestal een probleem voor kortere (< 1 cm) bron-detector scheidingen. OPMERKING: Afgezien van het potentieel beschadigen van de DCS-detectoren, kunnen fotonentellingen hoger dan 800 kHz ook fouten veroorzaken als gevolg van niet-lineaire effecten in de detector.</li>
		<li>Controleer de autocorrelatiecurven om een goede huidkoppeling te garanderen (zie de representatieve resultaten en figuur 2) en verplaats de optische sonde indien nodig.</li>
		<li>Als het verplaatsen van de sonde in de vorige stap noodzakelijk was, herhaalt u stap 4.2 en 4.3. Deze stappen moeten mogelijk meerdere keren worden herhaald. OPMERKING: De DCS- en FD-DOS-detectoren moeten worden uitgeschakeld telkens wanneer de sonde wordt verplaatst. Om de DCS-detectoren uit te schakelen, verplaatst u de schakelaars handmatig naar de stand 'UIT'. De FD-DOS detector wordt uitgeschakeld door op de knop 'Alle detectoren UIT' in de FD-DOS software te klikken.</li>
	</ol></li>
	<li>Wanneer een goed contact tussen de sonde en de huid is bereikt, stopt u de gegevensverzameling door op de knop 'Stoppen' in de GUI te klikken. Stel vervolgens de experiment- en patiënt-id's in het tekstvak 'Map' in en schrijf de ROI-naam in het tekstvak 'Bestandsnaam'.</li>
	<li>Start de data-acquisitie door op de knop 'Start' in de GUI te drukken.</li>
	<li>Verzamel gegevens in de eerste ROI zolang als vereist door het protocol. Verplaats indien nodig de sonde naar de andere ROI's en herhaal de meting. OPMERKING: De monitoringperiode kan variëren afhankelijk van de onderzoeksdoelen.</li>
</ol>5. Overwegingen voor de experimentator tijdens de meting
<ol><li>Nadat u de meting hebt gestart, schrijft u in het tabblad 'Experimentinformatie' van de GUI de relevante patiëntinformatie (bijv. Type en locatie van het letsel, geneesmiddelen die worden toegediend, leeftijd, geslacht, enz.).</li>
	<li>Zorg ervoor dat elke relevante gebeurtenis die zich tijdens de bewakingsperiode heeft voorgedaan, wordt gemarkeerd door op de knop 'Markeren' op de GUI te klikken. Zorg ervoor dat u na elke markering de beschrijving van de gebeurtenis schrijft op het tabblad 'Experimentinformatie' van de GUI.</li>
</ol>6. Stop het verzamelen van gegevens
<ol><li>Stop de gegevensverzameling door op de knop 'Stoppen' in de GUI te drukken.</li>
	<li>Stop de FD-DOS-software door op de knop voor het verzamelen en opnemen van gegevens stoppen, weergegeven als twee rode vierkantjes in de FD-DOS-software, in te drukken.</li>
	<li>Schakel de DCS-detectoren uit door de schakelaars in de 'OFF' -positie te zetten en schakel de DCS-laser uit door de sleutel naar de 'OFF'-positie te draaien.</li>
	<li>Schakel de PMT's van de FD-DOS module uit door op de knop 'Alle detectoren UIT' te klikken.</li>
	<li>Verwijder de sonde van het hoofd van de patiënt en verwijder de dubbelzijdige tape van de sonde. Reinig vervolgens de sonde met ontsmettingsdoekjes.</li>
	<li>Herhaal de meting van de optische eigenschappen van elk vast fantoom zo snel mogelijk om ervoor te zorgen dat de kalibratie gedurende de hele bewakingssessie adequaat bleef (zie stap 4.2.2). OPMERKING: Idealiter moet de kalibratiestap direct na het verwijderen van de optische sondes uit het hoofd van de patiënt worden uitgevoerd (stap 6.6). Vanwege timingproblemen werd dit in de voorbeelden in de volgende sectie echter gedaan in de opslagfaciliteit.</li>
	<li>Reinig het systeem en de accessoires met ontsmettingsdoekjes.</li>
	<li>Rijd de kar terug naar de berging.</li>
</ol>

De auteur(s) verklaarden de volgende potentiële belangenconflicten met betrekking tot het onderzoek, het auteurschap en/of de publicatie van dit artikel: RC Mesquita heeft één lopende octrooiaanvraag en twee andere octrooien die relevant zijn voor dit werk (Amerikaanse patenten 10.342.488 en 10.064.554). Geen enkele auteur ontvangt momenteel royalty's of betalingen van deze patenten.

Dit artikel presenteerde een hybride optisch systeem dat real-time informatie kan bieden over de cerebrale bloedstroom, cerebrale oxygenatie en cerebrale zuurstofmetabolisme van neurokritische patiënten aan de zijkant. Het gebruik van diffuse optische technieken was eerder behandeld als een potentiële marker voor niet-invasieve monitoring aan het bed in klinische scenario's. Een eerdere studie richtte zich op de klinische aspecten en de haalbaarheid van optische monitoring tijdens ziekenhuisopname op de neuro-ICU door mi...

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

De meeste complicaties die leiden tot slechte resultaten voor ernstig zieke neurologische patiënten zijn gerelateerd aan secundaire verwondingen veroorzaakt door cerebrale hemodynamische stoornissen. Daarom kan het monitoren van de cerebrale fysiologie van deze patiënten rechtstreeks van invloed zijn op morbiditeits- en sterftecijfers 1,2,3,4,5,6,7. Momenteel is er echter geen gevestigde klinische tool voor de continue real-time niet-invasieve monitoring van cerebrale fysiologie bij neurokritische patiënten aan het bed. Onder de potentiële kandidaten zijn onlangs diffuse optische technieken voorgesteld als een veelbelovend hulpmiddel om deze leemteop te vullen 8,9,10,11. Door de langzame veranderingen (d.w.z. in de orde van tientallen tot honderden ms) van het diffuus verstrooide nabij-infrarode licht (~ 650-900 nm) van de hoofdhuid te meten, kan diffuse optische spectroscopie (DOS) concentraties van de belangrijkste chromoforen in de hersenen meten, zoals cerebrale oxy- (HbO) en deoxy-hemoglobine (HbR)12,13. Daarnaast is het mogelijk om de cerebrale bloedstroom (CBF) te meten met diffuse correlatiespectroscopie (DCS)10,14,15,16,17 door de snelle fluctuaties in lichtintensiteit (d.w.z. van enkele μs tot enkele ms) te kwantificeren. In combinatie kunnen DOS en DCS ook een schatting geven van de cerebrale stofwisseling van zuurstof (CMRO2)18,19,20.
De combinatie van DOS en DCS is onderzocht om patiënten in verschillende preklinische en klinische scenario's te monitoren. Er is bijvoorbeeld aangetoond dat diffuse optica relevante klinische informatie biedt voor ernstig zieke pasgeborenen 21,22,23,24, inclusief tijdens hartoperaties om hartafwijkingen te behandelen 23,25,26,27,28 . Daarnaast hebben verschillende auteurs het gebruik van diffuse optica onderzocht om de cerebrale hemodynamiek te beoordelen tijdens verschillende cerebrovasculaire interventies, zoals carotis endarterectomie 29,30,31, trombolytische behandelingen voor beroerte 32, head-of-bed manipulaties 33,34,35, cardiopulmonale reanimatie 36, en anderen37,38, 39. Wanneer continue bloeddrukmonitoring ook beschikbaar is, kan diffuse optica worden gebruikt om cerebrale autoregulatie te controleren, zowel bij gezonde als bij ernstig zieke proefpersonen 11,40,41,42, evenals om de kritische sluitdruk van de cerebrale circulatie te beoordelen 43. Verschillende auteurs hebben CBF-metingen met DCS gevalideerd tegen verschillende gouden standaard CBF-metingen 18, terwijl CMRO2 gemeten met diffuse optica een nuttige parameter is gebleken voor neurokritische monitoring 8,18,23,24,28,43,44,45 . Bovendien hebben eerdere studies de optisch afgeleide cerebrale hemodynamische parameters gevalideerd voor langetermijnmonitoring van neurokritische patiënten 8,9,10,11, inclusief voor de voorspelling van hypoxische 46,47,48 en ischemische gebeurtenissen 8.
De betrouwbaarheid van de diffuse optische technieken om waardevolle real-time informatie te leveren tijdens longitudinale metingen en tijdens klinische interventies blijft grotendeels onbesproken. Het gebruik van een stand-alone DOS-systeem werd eerder vergeleken met invasieve zuurstofspanningsmonitoren van hersenweefsel en DOS werd geacht niet voldoende gevoelig te zijn om de invasieve monitoren te vervangen. Afgezien van het gebruik van relatief kleine populaties, kan de directe vergelijking van de invasieve en niet-invasieve monitoren echter misleidend zijn, omdat elke techniek verschillende volumes onderzoekt die verschillende delen van de cerebrale vasculatuur bevatten. Hoewel deze studies uiteindelijk concludeerden dat diffuse optica geen vervanging is voor de invasieve monitoren, bereikte DOS in beide studies een matige tot goede nauwkeurigheid, die voldoende kan zijn voor gevallen en/of plaatsen waar invasieve monitoren niet beschikbaar zijn.
Ten opzichte van andere benaderingen is het belangrijkste voordeel van diffuse optica het vermogen om tegelijkertijd de bloedstroom en weefselbloedoxygenatie niet-invasief (en continu) aan het bed te meten met behulp van draagbare instrumentatie. In vergelijking met Transcraniële Doppler-echografie (TCD) heeft DCS een bijkomend voordeel: het meet perfusie op weefselniveau, terwijl TCD de cerebrale bloedstroomsnelheid meet in grote slagaders aan de basis van de hersenen. Dit onderscheid kan met name van belang zijn bij de evaluatie van steno-occlusieve ziekten waarbij zowel proximale grote slagaderstroom als leptomeningeale collateralen bijdragen aan perfusie. Optische technieken hebben ook voordelen in vergelijking met andere traditionele beeldvormingsmodaliteiten, zoals positronemissietomografie (PET) en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI). Naast gelijktijdige directe metingen van zowel CBF- als HbO/HbR-concentraties, wat niet mogelijk is met MRI of PET alleen, biedt optische monitoring ook een significant betere temporele resolutie, waardoor bijvoorbeeld de beoordeling van dynamische cerebrale autoregulatie40,41,42 en de beoordeling dynamisch evoluerende hemodynamische veranderingen mogelijk zijn. Bovendien is diffuse optische instrumentatie goedkoop en draagbaar in vergelijking met PET en MRI, wat een cruciaal voordeel is gezien de hoge last van vaatziekten in landen met lagere en middeninkomens.
Het hier voorgestelde protocol is een omgeving voor real-time neuromonitoring aan het bed van patiënten op de intensive care (ICU). Het protocol maakt gebruik van een hybride optisch apparaat samen met een klinisch-vriendelijke grafische gebruikersinterface (GUI) en aangepaste optische sensoren om de patiënten te onderzoeken (figuur 1). Het hybride systeem dat wordt gebruikt voor de presentatie van dit protocol combineert twee diffuse optische spectroscopieën van onafhankelijke modules: een commerciële frequentiedomein (FD-) DOS-module en een zelfgemaakte DCS-module (figuur 1A). De FD-DOS module49,50 bestaat uit 4 fotomultiplicatorbuizen (PMT's) en 32 laserdiodes die uitzenden op vier verschillende golflengten (690, 704, 750 en 850 nm). De DCS-module bestaat uit een lange-coherentie laser die uitzendt bij 785 nm, 16 single-photon tellers als detectoren en een correlatorkaart. De bemonsteringsfrequentie voor de FD-DOS-module is 10 Hz en de maximale bemonsteringsfrequentie voor de DCS-module is 3 Hz. Om de FD-DOS- en DCS-modules te integreren, werd in onze besturingssoftware een microcontroller geprogrammeerd om automatisch tussen elke module te schakelen. De microcontroller is verantwoordelijk voor het in- en uitschakelen van de FD-DOS- en DCS-lasers, evenals de FD-DOS-detectoren om interleaved-metingen van elke module mogelijk te maken. In totaal kan het voorgestelde systeem elke 0,5 tot 5s één gecombineerd FD-DOS- en DCS-monster verzamelen, afhankelijk van de signaal-ruisverhouding (SNR) -vereisten (langere verzameltijden leiden tot een betere SNR). Om het licht aan het voorhoofd te koppelen, ontwikkelden we een 3D-geprinte optische sonde die voor elke patiënt kan worden aangepast (figuur 1B), met brondetectorscheidingen variërend tussen 0,8 en 4,0 cm. De standaard bron-detectorscheidingen die in de hier gepresenteerde voorbeelden worden gebruikt, zijn 2,5 cm voor DCS en 1,5, 2,0, 2,5 en 3,0 cm voor FD-DOS.
Het belangrijkste kenmerk van het protocol dat in deze studie wordt gepresenteerd, is de ontwikkeling van een real-time interface die zowel de hardware met een vriendelijke GUI kan besturen als de belangrijkste cerebrale fysiologieparameters in realtime kan weergeven onder verschillende temporele vensters (figuur 1C). De real-time analysepijplijn die binnen de voorgestelde GUI is ontwikkeld, is snel en duurt minder dan 50 ms om de optische parameters te berekenen (zie het aanvullende materiaal voor meer informatie). De GUI is geïnspireerd op de huidige klinische instrumenten die al beschikbaar zijn op de neuro-ICU, en het werd aangepast door uitgebreide feedback van klinische gebruikers tijdens de vertaling van het systeem naar de neuro-ICU. Bijgevolg kan de real-time GUI de adoptie van het optische systeem door regulier ziekenhuispersoneel, zoals neuro-intensivisten en verpleegkundigen, vergemakkelijken. De brede acceptatie van diffuse optica als een klinisch onderzoeksinstrument heeft het potentieel om het vermogen om fysiologisch zinvolle gegevens te monitoren te verbeteren en kan uiteindelijk aantonen dat diffuse optica een goede optie is voor niet-invasieve monitoring van neurokritische patiënten in realtime.

<table><tbody><tr><td>3D Printer</td><td>Sethi3D</td><td>S2</td><td>3D-printer gebruikt om de aanpasbare sondes te printen</td></tr><tr><td>Arduino UNO</td><td>Arduino</td><td>UNO REV3</td><td>Microcontroller verantwoordelijk voor het doorelkaar lopen van de DCS en FD-DOS metingen</td></tr><tr><td>DCS Correlator</td><td>Correlator.com</td><td>Flex11-16ch</td><td>Onderdeel van het DCS module</td></tr><tr><td>DCS Dectectors IO Boards</td><td>Excelitas Technology</td><td>SPCM-AQ4C-IO</td><td>Onderdeel van het DCS module</td></tr><tr><td>DCS Detectors</td><td>Excelitas Technology</td><td>SPCM-AQ4C</td><td>Onderdeel van het DCS module</td></tr><tr><td>DCS Laser</td><td>CrystaLaser</td><td>DL785-120-SO</td><td>Onderdeel van het DCS module</td></tr><tr><td>DCS Power supply</td><td>Artesyn</td><td>UMP10T-S2A-S2A-S2A-S2A-IES-00-A</td><td>Onderdeel van het DCS module (voeding voor de DCS detecto; 2, 5 en 30V)</td></tr><tr><td>FD-DOS fibers</td><td>ISS</td><td>Imagent supplies</td><td>De vezels die worden gebruikt voor FD-DOS detectie en verlichting worden geleverd door ISS</td></tr><tr><td>Flexible 3D printer material</td><td>Sethi3D</td><td>NinjaFlex</td><td>Materiaal gebruikt om de flexibele aanpasbare sondes te printen</td></tr><tr><td>Imagent</td><td>ISS</td><td>Imagent</td><td>FD-DOS module</td></tr><tr><td>Laser safety googles</td><td>Thorlabs</td><td>LG9</td><td></td></tr><tr><td>Multi-mode fiber</td><td>Thorlabs</td><td>FT400EMT</td><td>Multi-mode glasvezel gebruikt voor DCS verlichting</td></tr><tr><td>Neutral density filter 1.0 OD</td><td>Edmund Optics</td><td>53-705</td><td>Neutraal dichtheidsfilter voor de korte brondetectorafstanden</td></tr><tr><td>Single-mode optical fiber</td><td>Thorlabs</td><td>780HP</td><td>Single-mode glasvezel gebruikt voor de DCS detectoren</td></tr><tr><td>System battery</td><td>SMS</td><td>NET4</td><td>Systeembatterij gebruikt voor transport</td></tr></tbody></table>

real-time monitoring van neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopieën

Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies

Neurofysiologische monitoring is een belangrijk doel bij de behandeling van neurokritische patiënten, omdat het secundaire schade kan voorkomen en rechtstreeks van invloed kan zijn op morbiditeit en sterftecijfers. Er is momenteel echter een gebrek aan geschikte niet-invasieve, real-time technologieën voor continue monitoring van de cerebrale fysiologie aan het bed. Diffuse optische technieken zijn voorgesteld als een potentieel hulpmiddel voor bedside metingen van cerebrale bloedstroom en cerebrale oxygenatie in het geval van neurokritische patiënten. Diffuse optische spectroscopieën zijn eerder onderzocht om patiënten te volgen in verschillende klinische scenario's, variërend van neonatale monitoring tot cerebrovasculaire interventies bij volwassenen. De haalbaarheid van de techniek om clinici te helpen door real-time informatie aan het bed te verstrekken, blijft echter grotendeels onbesproken. Hier rapporteren we de vertaling van een diffuus optisch systeem voor continue real-time monitoring van de cerebrale bloedstroom, cerebrale oxygenatie en cerebrale zuurstofmetabolisme tijdens intensieve zorg. De real-time functie van het instrument zou behandelingsstrategieën mogelijk kunnen maken op basis van patiëntspecifieke cerebrale fysiologie in plaats van te vertrouwen op surrogaatstatistieken, zoals arteriële bloeddruk. Door real-time informatie te verstrekken over de cerebrale circulatie op verschillende tijdschalen met relatief goedkope en draagbare instrumentatie, kan deze aanpak vooral nuttig zijn in low-budget ziekenhuizen, in afgelegen gebieden en voor monitoring in open velden (bijv. Defensie en sport).

Idealiter zouden de genormaliseerde autocorrelatiecurven verkregen met de DCS-module ongeveer 1,5 moeten zijn bij de nulvertragingstijdextrapolatie (bij gebruik van single-mode vezels14), en de curven zouden moeten vervallen tot 1 bij langere vertragingstijden. De curve moet glad zijn en een sneller verval hebben voor de langere bron-detectorscheidingen. Een voorbeeld van een goede autocorrelatie is weergegeven in figuur 2A. Figuur 2B too...

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor het niet-invasief monitoren van cerebrale hemodynamiek van neurokritische patiënten in realtime en aan het bed met behulp van diffuse optica. In het bijzonder maakt het voorgestelde protocol gebruik van een hybride diffuus optisch systeem om real-time informatie over cerebrale oxygenatie, cerebrale bloedstroom en cerebrale metabolisme te detecteren en weer te geven.

Real-time monitoring van neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopieën

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

Het monitoren van de hersenfysiologie niet-invasief in realtime tijdens de behandeling van neurokritische patiënten kan de mobiliteit en sterftecijfers verminderen, wat vooral cruciaal is in afgelegen gebieden en open velden. Met de toename van draagbare en relatief goedkope instrumentatie, kan diffuse optica worden gebruikt om bloedstroom en oxygenatie gelijktijdig te meten, met een hoge tijdsresolutie en zonder interferentie van de intensive care. De realtime-functie heeft het potentieel om behandelstrategieën voor hersenletsels in de neuro-ICU te begeleiden op basis van patiëntspecifieke cerebrale fysiologie, in plaats van universeel toegepaste standaardprotocollen of surrogate metrische gegevens.Voordat het systeem naar de ICU wordt verplaatst, verbindt u alle vezels met de relevante lasers en detectoren en zorg ervoor dat ze goed zijn bevestigd aan de optische sonde. Verkrijg vervolgens toestemming van de patiënt of een wettelijke vertegenwoordiger en breng de wagen naar de patiëntenkamer. Bij aankomst, zet de DCS-laser uit.En in het Bestandsmenu, klik op Instellingenbestand laden om het juiste sonde-instellingenbestand te laden. Plaats de sonde op de gebogen zijde van de kalibratie-fantoom, zorg voor een goede contact met het oppervlak en klik op Alle detectoren optimaliseren om de PMT-voorspanningsspanning te optimaliseren. In het menu Kalibreren, klik op Bereken golfvormkalibratiewaarden voor optische eigenschappen en meerdere afstanden om de kalibratie voor meerdere afstanden tussen bron en detector te laten lopen.In het Text-Mon-menu, open de gebruikersgedefinieerde optie om te controleren of de gemeten optische eigenschappen overeenkomen met de vooraf gespecificeerde waarden en of de aanpassing van R-squared dicht bij één ligt. Beproef vervolgens de fantoom opnieuw om de optische eigenschappen van de fantoom te meten die als controle zijn gemarkeerd om ervoor te zorgen dat de kalibratie adequaat was. De gemeten optische eigenschappen moeten binnen 10% van de waarden die in de fantooms zijn gespecificeerd, liggen.Om de patiënt voor de analyse voor te bereiden, gebruikt u eerst ontsmettingsdoekjes om zowel de sonde als het voorhoofd van de patiënt te reinigen. Plaats dubbelzijdig plakband op de sonde, zorg ervoor dat het plakband niet in direct contact komt met de uiteinden van de optische vezels en plaats laserveiligheidsbril op de patiënt. Plaats de sondes over het gebied van belang en wikkel de elastische riemen om het hoofd van de patiënt.Schakel vervolgens de DCS-laser in. Voordat u begint met het verzamelen van gegevens, voert u de DCS-brondetectorscheidingen in het tabblad Instellingen van de grafische gebruikersinterface in. Om de acquisitie te starten, drukt u op Start in de systeemmsoftware.Klik op Alle detectoren optimaliseren om de PMT-voorspanningsspanning voor de patiënt te optimaliseren en controleer de optische eigenschappen en R-squared van de DOS-aanpassing zoals gedemonstreerd. Schakel de DCS-detectoren in en controleer of elke DCS-detector een adequate lichtintensiteit meet. Typisch zijn meer dan 10 kilohertz vereist.Als de gemeten intensiteit hoger is dan 800 kilohertz, gebruik dan een neutraal dichtheidsfilter om de fotontellingen te verminderen om schade aan de detectoren te voorkomen. Controleer de autocorrelatiecurven in het tabblad Correlatiecurven van de grafische gebruikersinterface om een goede huidkoppeling te garanderen en plaats de optische sonde opnieuw, indien nodig. Wanneer een goed contact tussen de sonde en de huid is bereikt, klikt u op Stop om de gegevensverzameling te stoppen en stelt u de experiment- en patiëntidentificeerders in het tekstvak Map en de naam van het gebied van belang in het tekstvak Bestandsnaam in.Druk vervolgens op Start om de gegevensverzameling te starten. Na het starten van de meting, voert u de relevante patiëntgegevens in het tabblad Experimentgegevens in en klikt u op Markeren om ervoor te zorgen dat elk relevant gebeurtenis dat tijdens de monitoringsperiode optreedt, wordt gemarkeerd. Voer na elke markering de gebeurtenisbeschrijving in het tabblad Experimentgegevens in.Aan het einde van de beoordeling, drukt u op Stop in de grafische gebruikersinterface om de gegevensverzameling te stoppen. Schakel de DCS-detectorschakelaar uit en zet de DCS-lasersleutel in de uit-stand. Klik op Alle detectoren uit om de PMT's uit te schakelen en verwijder de sonde van het hoofd van de patiënt en het dubbelzijdige plakband van de sonde.Reinig vervolgens de sonde en het systeem en accessoires met ontsmettingsdoekjes. Genormaliseerde autocorrelatiecurven verkregen met de DCS-module moeten ongeveer 1,5 zijn bij de nulvertragingstijd extrapolatie en zouden moeten afnemen tot één bij langere vertragingen. In dit voorbeeld van een slechte autocorrelatiecurve, is het niet mogelijk om de curven voor de verschillende afstanden tussen bron en detector te onderscheiden.Terwijl in dit voorbeeld, de staart van de curve niet overeenkwam met het gebruikte model. Hier kan de tijdreeks van een monitoringsessie voor een sedatieve beroertepatiënt worden waargenomen, tijdens welke de bronchiale en orale secreties van de patiënt werden zuiging. De door de interventie geïnduceerde patiëntbeweging verstoorde duidelijk het optische signaal, wat leidde tot onfysiologische pieken in de optische parameters.Vlak na de interventie, keerden de hemodynamische parameters terug naar ongeveer dezelfde waarden als voor de interventie, zoals verwacht voor een stabiele patiënt. Tijdens deze monitoringsessie, 13 dagen na ziekenhuisopname voor ischemische beroerte, waren de cerebrale bloedstroom en de cerebrale metabole zuurstofverbruik in de ipsilesionale voorhoofd aanzienlijk lager dan hun contralesionale parameters in het symmetrische gebied, terwijl een hoge zuurstofextractiefractie in beide hersenhelften werd waargenomen. Zorgvuldige analyse van deze representatieve lateraliteitsindexgegevens van een andere patiënt onthulde een significante periode van beperking tussen de eerste en de derde dag na ziekenhuisopname en een tweede periode die begint na de derde dag van ziekenhuisopname.Met behulp van continue arteriële bloeddrukmonitoren, kan ons protocol lichtjes worden aangepast om ook cerebrale regulatie bij neurokritische patiënten te beoordelen, waardoor klinisch relevante gegevens worden gel

real-time-monitoring-neurocritical-patients-with-diffuse-optical

Research

JoVE Journal

Medicine

Geneeskunde

We presenteren een experimentele procedure voor het meten van de partiële druk van zuurstof (pO2) in cerebrale vaatstelsel op basis van zuurstof-afhankelijke quenching van fosforescentie. Dier voorbereiding en beeldvormende procedures werden uiteengezet voor zowel grote beeldveld van CCD-gebaseerde beeldvorming van pO2 in ratten en twee-foton excitatie gebaseerde beeldvorming van de pO2 in muizen.

Cerebral Blood Oxygenatie meting op basis van zuurstof-afhankelijke Afschrikken van Fosforescentie

We combineerden frequentie-domein nabij-infrarood spectroscopie maatregelen van de cerebrale oxygenatie hemoglobine met diffuse correlatie spectroscopie maatregelen van de cerebrale doorbloeding index om een ​​index van zuurstof metabolisme te schatten. We testten het nut van deze maatregel als een bed screening instrument om de gezondheid en ontwikkeling van de pasgeborene hersenen te evalueren.

Niet-invasieve optische meting van Cerebral Metabolisme en Hemodynamica bij zuigelingen

In this video, we demonstrate the diffuse correlation spectroscopy technique to measure cerebral blood flow in a mouse model of mild traumatic brain injury.

Diffuse Correlation Spectroscopy to Assess Cerebral Blood Flow in a Mouse Model

Source: Menezes Forti, R. et al. Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies. J. Vis. Exp. (2020)This video demonstrates the use of Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS) to measure cerebral blood flow in humans. It outlines the steps for preparing the system, calibrating the probe, positioning it on the participant’s forehead, acquiring scattered light data, and analyzing intensity fluctuations to interpret blood flow dynamics in the brain.

Diffuse Correlation Spectroscopy to Measure Cerebral Blood Flow in a Human Subject

De gelijktijdige evaluatie van cerebrale hemodynamica en de lichtverstrooiende eigenschappen van in vivo rattenhersenweefsel wordt aangetoond met conventionele multispectrale diffuse reflectie-afbeeldingssysteem.

Gelijktijdige Evaluatie van Cerebrale hemodynamiek en Light Scattering Eigenschappen van de<em&gt; In Vivo</em&gt; Rat Brain behulp Multispectral Diffuse reflectie Imaging

Dit protocol laat zien hoe de functionele connectiviteit van de rusttoestand in de menselijke prefrontale cortex kan worden gemeten met behulp van een op maat gemaakt diffuus correlatiespectroscopie-instrument. Het rapport bespreekt ook praktische aspecten van het experiment en gedetailleerde stappen voor het analyseren van de gegevens.

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functionele connectiviteit van het menselijk brein met behulp van optical diffuse correlatie spectroscopie

Dit protocol is ontworpen om artsen te helpen bij het meten van regionale weefsel oxygenatie op verschillende lichaamsplaatsen bij zuigelingen en kinderen. Het kan worden gebruikt in situaties waar weefsel oxygenatie is potentieel gecompromitteerd, met name tijdens cardiopulmonale bypass, bij het gebruik van niet-pulsatiele cardiale-assist apparaten, en in ernstig zieke neonaten, zuigelingen en kinderen.

Hoe near-infrared spectroscopie toedienen in ernstig zieke neonaten, zuigelingen en kinderen

We beschrijven een protocol om niet-invasief en continu de absolute microvasculaire bloedstroomindex en zuurstofverzadiging in het bloed te meten met behulp van een multimodaal apparaat op basis van nabij-infrarood diffuse optica. Vervolgens evalueren we de stofwisseling van zuurstofverbruik en reactieve hyperemie met behulp van een vasculaire occlusietest.

Niet-invasieve monitoring van microvasculaire oxygenatie en reactieve hyperemie met behulp van hybride, nabij-infrarood diffuse optische spectroscopie voor kritieke zorg

Omscholing abnormale bewegingspatronen na letsel of ziekte is een belangrijk onderdeel van de fysieke revalidatie. Recente ontwikkelingen in de technologie hebben toegestaan ​​nauwkeurige beoordeling van de beweging tijdens een verscheidenheid aan taken, met vrijwel direct kwantificering van de resultaten. Dit biedt nieuwe mogelijkheden voor aanpassing van defecte bewegingspatronen in real time.

Beweging Omscholing met behulp van real-time feedback van Performance

We beschrijven een protocol van real time PCR om microRNA profileren in de cerebrospinale vloeistof (CSF). Met uitzondering van RNA-extractie protocollen kan de procedure worden uitgebreid tot RNA geëxtraheerd uit andere lichaamsvloeistoffen, gekweekte cellen of weefselmonsters.

Cerebrospinale vloeistof MicroRNA Profiling Met behulp van kwantitatieve real time PCR

Leer niet-invasieve monitoring van cerebrale hemodynamica bij neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopie. Deze methode biedt real-time gegevens over zuurstofvoorziening en bloedstroom voor patiëntgerichte behandeling.

Real-time monitoring van neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopieën

Meer video's verkennen