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Avaliando Cerebral A autorregulação via Oscillatory Lower Body pressão negativa e Projeção Perseguição Regressão

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DOI:

10.3791/51082

⸱

10 de dezembro de 2014

 ,  , 
1Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Harvard Medical School, 2Cardiovascular Research Laboratory, Spaulding Hospital Cambridge

Neste artigo

Resumo

A perfusão cerebral é mantida em uma variedade de pressões por meio da autorregulação cerebral. No entanto, a caracterização da autorregulação requer flutuações de pressão proeminentes em frequências reguladas. O protocolo descrito mostrará como a pressão negativa oscilatória da parte inferior do corpo pode gerar flutuações de pressão para fornecer dados para regressão de busca de projeção para quantificação da curva autorregulatória.

Resumo

O processo pelo qual a perfusão cerebral é mantida constante ao longo de uma vasta gama de pressões sistémicas é conhecido como "auto-regulação cerebral." Amortecimento eficaz contra o fluxo de mudanças de pressão ocorre durante períodos tão curtos quanto 15 seg ~ e torna-se progressivamente maior ao longo de períodos de tempo mais longos. Assim, as mudanças mais lentas na pressão arterial são efetivamente embotado e mudanças mais rápidas ou flutuações de passar para o fluxo sanguíneo cerebral relativamente pouco afetado. A principal dificuldade na caracterização da dependência de frequência autoregulação cerebral é a ausência de flutuações espontâneas proeminentes na pressão arterial em torno das frequências de interesse (menos do que 0,07 Hz ~ ou ~ 15 seg). Oscilatório parte inferior do corpo de pressão negativa (OLBNP) pode ser empregada para gerar oscilações no retorno venoso central que resultam em flutuações de pressão arterial na freqüência de OLBNP. Além disso, a projeção Perseguição Regressão (PPR) fornece um método não paramétrico para characterize relações não-lineares inerentes ao sistema, sem suposições apriorísticas e revela a característica não-linearidade da auto-regulação cerebral. OLBNP gera flutuações maiores na pressão arterial como a freqüência das oscilações de pressão negativos se tornam mais lento; no entanto, as flutuações no fluxo sanguíneo cerebral tornam-se progressivamente menor. Assim, o PPR mostra uma região cada vez mais proeminente autoregulatory em OLBNP freqüências de 0,05 Hz e abaixo (20 ciclos seg). O objectivo desta abordagem para permitir a determinação de base laboratorial de a relação não linear entre a característica de pressão e fluxo cerebral e poderia fornecer uma visão única de controle integrado vascular cerebral, bem como para alterações fisiológicas subjacentes a autoregulação cerebral (por exemplo, após a lesão cerebral traumática, acidente vascular cerebral , etc).

Introdução

O processo pelo qual a perfusão cerebral é mantida constante em uma ampla gama de pressões sistêmicas é conhecido como "auto-regulação cerebral." Observações originais de respostas fluxo cerebral 1 apoiou um contra-regulação contra alterações na pressão arterial, que é de grande importância para a regulação diária de perfusão cerebral. Apesar de caracterização de auto-regulação foi baseada em estudos de sustentado, hipo e hipertensão controlada, 2,3, foi reconhecido que as alterações induzidas por pressão na resistência são "um processo oscilatório '3 englobando mudanças 10-90 seg. 4 Além disso, dentro do Nas duas últimas décadas, a medição da velocidade do fluxo sanguíneo cerebral em um batimento a batimento base 5 mostrou que o fluxo cerebral é regulada durante períodos tão curtos como poucos batimentos cardíacos. 6,7 Estes dados batimento a batimento sugerem que eficaz amortecimento do fluxo contra as alterações de pressão ocorre ao longo deperíodos tão curtos como ~ 15 segundos e torna-se progressivamente maior ao longo de períodos de tempo mais longos. 8 Assim, a relação entre as funções de pressão e fluxo como um filtro passa alta 7,9-12 onde as mudanças mais lentas na pressão arterial são efetivamente embotado e oscilações mais rápidos passar através relativamente pouco afetado.

A principal dificuldade na caracterização da dependência de frequência autoregulação cerebral é a ausência de flutuações espontâneas proeminentes na pressão arterial em torno das frequências de interesse (menos do que 0,07 Hz ~ ou ~ 15 seg). Sem suficientemente grandes oscilações de pressão, não se pode quantificar com precisão a resposta do fluxo sanguíneo cerebral. Nosso laboratório tem lidado com essa restrição usando uma técnica conhecida como oscilação de pressão negativa inferior do corpo (OLBNP). Isso cria caudais mudanças de volume de sangue venoso proporcionais ao nível de pressão negativa no tanque devido à redução da pressão transmural venosa. Quando o pressu negativore é aplicado em intervalos definidos, as oscilações no resultado retorno venoso central em flutuações de pressão arterial na freqüência de OLBNP. Esta abordagem tem sido utilizada em vários estudos em diferentes laboratórios. 8,14-17 Isso cria caudais mudanças de volume de sangue venoso proporcionais ao nível de pressão negativa no tanque, devido à redução da pressão transmural venosa. Quando a pressão negativa é aplicada em intervalos definidos, as oscilações no retorno venoso central resultar em flutuações de pressão arterial na freqüência de OLBNP. Esta abordagem tem sido utilizada em vários estudos em diferentes laboratórios 8,15-18.

Mesmo com uma abordagem que pode gerar oscilações importantes da pressão arterial em torno das freqüências de interesse, há um fator complicador: há evidência significativa de não-linearidade na auto-regulação cerebral, principalmente nas freqüências mais baixas 8 Além disso, não existe um guia teórico forte.quanto à natureza das não-linearidades presentes na auto-regulação cerebral. Assim, utiliza-se um ateórica, dados orientado método conhecido como Projecção Actividade Regressão (PPR) na nossa análise. 19 PPR é um método não paramétrico para caracterizar as relações não lineares inerentes a um sistema sem quaisquer suposições a priori quanto à natureza destes não-linearidades. Esta é uma vantagem decisiva para a captura de um sistema cuja fisiologia ainda não está definida por modelos não lineares explícitas. PPR revela que a característica de não linearidade da auto-regulação cerebral assemelha-se a "curva autoregulatory clássico", descrita por Lassen em 1959 (Figura 1). 2,19 Isto é, o fluxo sanguíneo cerebral permanece relativamente constante dentro de um determinado intervalo da pressão arterial, mas Pistas passivamente de forma linear fora desta gama. Esta forma torna-se mais evidente à medida que a flutuação da pressão arterial se tornar mais lenta. Assim, a análise linear é totalmente insuficiente para interrogaauto-regulação cerebral te e dependência de técnicas lineares provável falha informações importantes.

Neste artigo vamos detalhe a abordagem tanto para aquisição de dados (uso de laboratório de OLBNP) e análise (PPR) que usamos para caracterizar auto-regulação cerebral na saúde e na doença.

Protocolo

1. Oscillatory Lower Body Pressão Negativa (OLBNP)

  1. Preparação do Equipamento
    1. Eletrocardiograma II (ECG): Fixar os três (ou mais) eletrodos torso do sujeito para o monitoramento da frequência cardíaca durante o estudo.
    2. Neoprene saia: Use uma saia neoprene feito à medida que sela o assunto em parte inferior do corpo da câmara de pressão negativa até a crista ilíaca. Coloque-o em torno do peito do sujeito antes de serem colocados em decúbito dorsal no tanque e garantir que o sinal ECG ainda é adequada. Certifique-se de que ele é confortável, mas não tão apertado como para restringir a respiração.
    3. Lower Body Câmara Pressão Negativa: Tenha o supino assunto deitar na cama e manobrar a câmara LBNP debaixo deles. Se a câmara LBNP tem um assento de bicicleta ajustável (para minimizar artefato movimento sem contrariar o efeito da sucção), certifique-se o sujeito está confortavelmente sentado em cima dele. Use uma custom made Plexiglas espaçador corte para wa do sujeitotamanho ist para ajudar a selar a câmara. Selar a saia neoprene em torno da câmara LBNP com fita adesiva.
    4. Pressão LBNP Câmara: Conecte a câmara LBNP a um transdutor de pressão padrão. Calibrar o transdutor de pressão para mmHg.
    5. Repita Ciclo Temporizador Anexado a válvula mecânica: Fixe o costume construído válvula mecânica e temporizador ciclo de repetição para a câmara LBNP.
      NOTA: Um relê atraso de tempo ligado a dois motores que controlam uma válvula mecânica é usada para alternar entre a pressão negativa e a pressão ambiente. As substituições do relé de atraso de tempo para os motores de tensão em intervalos fixos para abrir e fechar uma válvula entre a câmara e o vácuo. Isso cria uma onda de pressão da câmara LBNP que é onda aproximadamente em formato quadrado. Ajuste o tempo de ciclo para a frequência OLBNP desejado.
    6. Transformer variável e Vácuo: Anexar um aspirador de pó doméstico comum para a válvula mecânica. Ligue o vácuo em um transformador variável que permite que a tensão para ovácuo a ser controlada. Ligar o aspirador e ajustar o transformador variável até que a pressão LBNP alvo (por exemplo, 30 mm Hg) é alcançado.
    7. Arterial Pressão Arterial: Anexar medidores de pressão arterial fotoplestimográfico não-invasivos (por exemplo, Portapres, Finapres) para o dedo (s) de um lado. Garantir a precisão pela comparação de pressão a pressões oscilométrica da artéria braquial do braço oposto.
    8. 2 MHz Doppler transcraniano e Probe Fixation Dispositivo
      1. Use uma sonda Doppler de onda de pulso 2 MHz para insonate o segmento M1 da artéria cerebral média no templo (ou seja, a janela transtemporal).
      2. Alter ângulo sonda, profundidade insonação (~ 55 mm), o ganho, a potência de transmissão e para maximizar a intensidade espectral do sinal.
      3. Fixar a sonda Doppler no local usando um dispositivo de fixação que não tem de volta (isto é, não uma cabeça), de modo que o movimento não artefacto é introduzido o sinal como o movimento voluntários com oscilações de pressão negativa.
        NOTA:. O fluxo sangüíneo cerebral pode ser medido de forma unilateral ou bilateral, mas não houve diferença na auto-regulação cerebral é esperado entre os hemisférios, a menos que uma lesão localizada, como acidente vascular cerebral ou lesão cerebral traumática está presente 20
    9. Expirado CO 2: Usar uma cânula nasal ligada a um infravermelho analisador de CO 2 para monitorar CO2 expirado e instruir o assunto para respirar apenas pelo nariz. Dado o efeito profundo arterial CO 2 tem sobre o fluxo sangüíneo cerebral, 21 monitor de CO 2 ao longo de cada estudo.
  2. Aquisição de Dados
    1. Configure o analógico para conversão digital da pressão arterial, o fluxo sanguíneo cerebral, pressão da câmara LBNP, e expirou CO 2 para adquirir, em um mínimo de 50 Hz por canal. Adquirir ECG em 1 kHz.
      NOTA: Enquanto subsequentes análise lida com informações de frequência muito menor (≤0.07 Hz), que é critical para monitorar a qualidade dos sinais de aquisição, durante um estudo. Uma taxa de amostragem de 50 Hz irá permitir a visualização exacta da pressão sanguínea e fluxo de sangue cerebral para a detecção de artefato.
  3. Oscilatório Protocolo LBNP
    1. Ligue vácuo e assegurar a pressão do tanque é estável a -30 mmHg.
    2. Set temporizador ciclo de repetição a 33 seg para 0,03 Hz OLBNP.
    3. Ajuste sonda Doppler (s) para assegurar sinal ideal.
    4. Aquisição de dados por pelo menos 15 ciclos (500 seg a 0,03 Hz) para garantir a confiança suficiente nas estimativas de PPR. Se o tempo permitir, recolher mais dados do que isso, pois vai melhorar ainda mais a relação sinal-ruído.
    5. Repita os passos acima para todas as freqüências entre 0,03 Hz-0,08 Hz, alterando a duração do temporizador ciclo de repetição.
      NOTA: Aplicar freqüências em ordem, mas pode variar aleatoriamente o número de partidas entre os sujeitos.

2. Projeção Perseguição Regressão (PPR)

  1. O pré-processamento de dados
    1. Decimation e Low-pass Filtering
      1. Abra Matlab. Digite o comando "de dados = resample (dados, 1, SR / 5)" (onde SR é a taxa de amostragem original) para dizimar a pressão arterial e fluxo sanguíneo cerebral de 5 Hz.
        NOTA: Opcionalmente, filtro passa-baixa (19 th ordem Tipo Chebyshev II) com um ponto de corte de 0,4 Hz. A filtragem é redundante, dado o processamento subseqüente, mas cria formas de onda média que não dependem de detecção de pico da pressão arterial, por vezes barulhento e sinais de fluxo sanguíneo cerebral.
    2. Remoção de Artefatos
      1. Usando as formas de onda não dizimadas originais como um guia, remova quaisquer seções dos sinais com artefatos e linearmente interpolação. Se estas secções são responsáveis ​​por mais de 10% do período de registo, o registo descartar inteiramente.
        NOTA: Neste ponto, as formas de onda são adequadamente processada para abordagens lineares tradicionais, tais como análise de função de transferência.
    3. Banda pass-Filtering
      1. Em Matlab, digite: [B, A] = cheby1 (1,1, [F - F 0,005 + 0,005] / / 2) (SRD) data = filtfilt (B, A, Eliminar tendência (dados, "linear") para unir- -pass filtrar a pressão e fluxo em uma banda Hz ± 0,005 (1 a ordem Chebyshev do tipo I com 1 dB de passagem de banda ripple) em torno da freqüência de OLBNP (Figura 2), onde F é a freqüência OLBNP dominante, SRD é a amostragem dizimados taxa (5 Hz após a etapa 2.1.1), e "dados" é o sinal dizimada (pressão arterial ou de fluxo).
        NOTA: Este minimiza a interferência potencial e aumenta a relação sinal-para-ruído na análise subsequente de PPR. Embora a flutuação da pressão arterial dominante ocorre com a frequência de oscilação de pressão negativa inferior do corpo, um ruído aleatório nos sinais podem interferir com a derivação das relações pressão fluxo. Resultados sem filtragem passa-banda vai ser qualitativamente semelhante, mas a percentagem de variância explained (isto é, R 2) será inferior 19.
  2. Projeção Perseguição Regression Estimation
    NOTA: Usando a função built-in 'ppr' em R linguagem e ambiente para Statistical Computing, e / ou através de funções de escrita sob encomenda em outras plataformas, gerar uma única função cume (M = 1) para a relação fluxo arterial pressão cerebral .
    1. Em Matlab, digite o comando "CVLabPPR (pressão, vazão)". Digite o ID de Estudo como XXXYYY, onde XXX é o código de estudo de 3 letras e YYY é os três caracteres numéricos para assunto ID. Digite a data de Estudo no seguinte formato: AAAA-MM-DD. Digite a medida numérica # (por exemplo, "1" para o dia 1).
    2. Digite o APM (FP entrar para Finapress ou AL para a arte-line). Digite o Vessel (MCA, ACA, ou PCA). Digite "y" ou "n" para a pergunta "Você tem medições MCA certas?" Enter "y &# 8221; ou "n" para a pergunta "Você não deixaram medições MCA?"
      Nota:
      figure-protocol-1
      Para cada entrada (x t - pressão arterial) e de saída (y t - fluxo sanguíneo cerebral) uma função de transferência auto-regressivo linear (Eq 1. - o termo entre parênteses) é passada através de funções do kernel não paramétricos (k m; chamado 'cume funções ') que são determinadas através da minimização do erro quadrático médio. Regressão busca de projecção pode incluir mais do que uma função de cumeeira (isto é, M> 1). No entanto, embora ele reduzirá o erro quadrático médio, que podem obscurecer a interpretação de funções cume devido a possíveis interacções entre eles. Como o objetivo principal é a obtenção de uma relação entre a pressão arterial e do fluxo sanguíneo cerebral que can deve ser interpretado fisiologicamente, PPR deve ser limitada a uma única função cume (M = 1).
    3. Piecewise Linear Parametrização. Parametrizar a função cume como uma função linear por partes para análise estatística subsequente (Figura 3). Para Matlab, utilização sem nó estria aproximação de Bruno Luong. Digite o comando "BSFK (x, y, k, nknots)", onde k = 2 para um ajuste linear e nknots = 3 para três regiões.
      NOTA: Este identifica os pontos onde as mudanças de relação de fluxo arterial cerebral à pressão, e as faixas em que a relação é aproximadamente linear Figura 3 mostra um diagrama esquemático dos resultados.. O ganho (isto é, o declive linear) da relação de pressão de fluxo dentro de cada região fornece uma medida da eficácia de auto-regulação cerebral dentro dessa região. Um ganho mais baixo indica contra-regulação mais eficaz das flutuações de pressão que os ganhos mais altos indicam fl mais passivarespostas OMO mudanças de pressão.

Resultados

Amplitudes OLBNP de 10 mmHg 22 até 120 mmHg 17 foram usados ​​para aumentar as flutuações de pressão arterial, mas 30 mmHg OLBNP é suficiente 23,24 e não para além da capacidade reguladora do cerebrovasculature. 17 Este nível de resultados OLBNP em oscilações de pressão arterial que são cerca de 15-20 mmHg em magnitude a 0,03 Hz, o que não é maior do que as alterações da pressão arterial que ocorrem quando se passa de sentado para de pé. 25 Existem algumas limitações para o intervalo dentro do qual OLBNP pode gerar flutuações da pressão arterial. Autoregulação só está activo em ~ 0,07 Hz e mais lento, então o limite superior não é um problema. No entanto, a dificuldade em gerar oscilações de baixa frequência abaixo de 0,03 Hz é que o sistema cardiovascular contra-regula contra as mudanças de pressão arterial induzidos pela LBNP antes do ciclo está terminado. Como mostra a Figura 4, a 0,025 Hz OLBNP realmente vemos o pico maior dooscilações de pressão arterial de 0,05 Hz. Enquanto a resposta da auto-regulação cerebral freqüência pode ser caracterizada a partir de 0,03 Hz-0,08 Hz para definir as escalas de tempo dentro do qual a auto-regulação é ativa, 23,24 0,03 Hz e 0,08 Hz OLBNP são suficientes, uma vez que representam uma gama de função autoregulatory (ou seja, uma pronunciado região autoregulatory para nenhum ou um modesto).

OLBNP gera flutuações maiores na pressão arterial como a freqüência das oscilações de pressão negativa se tornar mais lento. A Figura 5 mostra a pressão arterial e conseqüentes oscilações de fluxo sanguíneo cerebral com OLBNP de 0,08 Hz (ciclos 12,5 seg) a 0,03 Hz (ciclos de 33 segundos). Nas frequências mais altas, o fluxo sanguíneo cerebral flutua em concerto com a pressão arterial. O PPR demonstra isso; há uma relação linear entre a pressão arterial proporcional e do fluxo sanguíneo cerebral nas freqüências mais altas de 0,08 Hz, 0,07 Hz (ciclos 14 seg), e 0,06 Hz (ciclos 16,6 seg). Em freqüências mais lentas de OLBNP, embora as flutuações de pressão arterial tornam-se maiores, as flutuações no fluxo sanguíneo cerebral são progressivamente mais eficaz umedecido. Assim, o PPR mostra uma região cada vez mais proeminente autoregulatory em freqüências OLBNP de 0,05 Hz (ciclos de 20 segundos), a 0,04 Hz (ciclos de 25 segundos), a 0,03 Hz. No exemplo mostrado, a 0,03 Hz, a curva PPR assemelha claramente a "curva autoregulatory clássico" descrito por Lassen (Figura 1). Já mostramos anteriormente que esta observação não pode ser explicado simplesmente pelo aumento da magnitude das flutuações de pressão arterial como a freqüência das oscilações tornam-se mais lento. Temos anteriormente aplicada PPR aos dados de 48 indivíduos durante as diferentes magnitudes de OLBNP (assim, magnitude diferente de flutuações de pressão) 19. Enquanto nós não explorar explicitamente uma potencial relação entre a gama autoregulatory ea magnitude das flutuações de pressão, que reportado que a variação na gama autoregulatory foi apenas ~ 6%. Assim, os resultados anteriores mostram claramente que a mudança na curva de PPR com frequência não pode ser completamente explicada por uma modificação da magnitude das flutuações de pressão. No mesmo estudo, avaliou-se a caracterização PPR da auto-regulação é reproduzível em sessões separadas. Esta análise mostrou que a inclinação da gama autoregulatory durante 0,03 Hz OLBNP não se alterou (Concordância de Lin = 0,96, p <0,001) e, portanto, a relação das pressões de fluxo não linear é consistente ao longo dos dias de estudo.

Embora a cama cerebrovascular é bem inervados por fibras nervosas simpáticas, o seu papel na auto-regulação não tem sido amplamente aceito. 26 Portanto, alguns dos nossos trabalhos anteriores exploraram o papel potencial do sistema nervoso simpático na auto-regulação cerebrovascular. 24 Encontramos um papel claro para o sistema simpático na regulação do fluxo cerebral, mas nós were não capaz de caracterizar a forma como a relação mudou com remoção de efeitos simpáticos, devido às limitações dos métodos lineares para caracterizar a autoregulação. A Figura 6 mostra os resultados da aplicação PPR aos dados antes (linha de base) e após bloqueio simpático durante 0,05 Hz. A curva global torna-se marcadamente mais linear. Além disso, a análise de PPR 0,03 Hz dados onde a auto-regulação é mais aparente mostraram que a amplitude da região auto-regulador se mantém inalterada, mas a inclinação dentro dessa região aumenta, reflectindo a autoregulação menos eficaz (Figura 7).

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Figura 1. A curva autoregulatory 'clássico' obtido pela relação entre os aumentos estáticas e reduções na pressão e estado de fluxo sanguíneo cerebral constante. A região do escoamento imutável desalterando a pressão PITE (ou seja, a inclinação = 0) é delimitada por regiões em que o aumento e pressões decrescentes resultar em alterações de fluxo sanguíneo cerebral proporcionais.

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Figura 2. O pré-processamento necessário para realizar a análise PPR. Os sinais são primeiro dizimou a 5 Hz e, em seguida, passe-band filtrada na freqüência de OLBNP (± 0,005 Hz).

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Figura 3. Parâmetros da curva de auto-regulação cerebral derivada da análise PPR da pressão arterial e do fluxo sanguíneo cerebral durante a 0,03 Hz OLBNP.

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Figura 4. O espectro de potência mostra a amplitude das flutuações na pressão arterial quando a frequência OLBNP é abaixo de 0,03 Hz (ciclo de 33 segundos). Note-se que existem dois grandes picos na pressão arterial poder espectral em 0,025 e 0,05 Hz (40 e 20 ciclos seg), no entanto, há apenas um único pico no poder espectral LBNP a 0,025 Hz. Além disso, a maior flutuação da pressão é de 0,05 Hz e iria confundir a interpretação das respostas do fluxo sanguíneo cerebral.

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Figura 5. Exemplo de os efeitos de OLBNP 0,08-,03 Hz sobre a pressão arterial e o fluxo sanguíneo cerebral. Flutuações da pressão arterial tornam-se maiores com OLBNP mais lenta enquanto que as flutuações de fluxo sanguíneo cerebral tornam-se menores. Esta função é descrita pela autoregulatory os resultados da análise PPR mostrado nos painéis de fundo. Tele autoregulatory região do fluxo sanguíneo cerebral torna-se progressivamente mais pronunciada com OLBNP mais lento.

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Figura 6. individual e média curvas autoreguladores PPR de dados OLBNP 0,05 Hz em indivíduos antes (linha de base) e após bloqueio simpático. Note-se que a perda da região auto-regulador estreita, após bloqueio simpático.

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Figura 7. Média dos parâmetros PPR a partir de dados de 0,03 Hz OLBNP antes e depois do bloqueio simpático. O bloqueio simpático teve um efeito pronunciado na curva de auto-regulação cerebral dentro do intervalo autoregulatory, com crescimento acentuado declive (ou seja, mais proporcionais alterações de fluxo cerebral com alterações de pressão ).

Discussão

Precisamente as relações de entrada-saída definidoras pode exigir que a entrada (neste caso, a pressão) muda activamente através de uma gama suficientemente vasta para observar a resposta de saída. No entanto, ocorrem espontaneamente flutuações de pressão são extremamente incoerente e pequenos em amplitude dentro das freqüências de auto-regulação cerebral. 27 Esta é a razão que as mudanças espontâneas na pressão e fluxo mostram uma relação com períodos de elevada correlação e períodos de extremamente baixa correlação e que as oscilações em fluxo sanguíneo cerebral aparentemente parecem com nenhuma unidade de pressão arterial aparente. 28 OLBNP 22 fornece uma técnica fundamental para criar oscilações de pressão arterial consistentes de freqüência variável e amplitude para avaliar as respostas de fluxo sanguíneo cerebral. Embora possa haver outras abordagens que podem fornecer uma sonda semelhante, esta abordagem permite o teste rigoroso da aposta relação em frequência e / ou amplitude dependentepressão arterial Ween e velocidade do fluxo sanguíneo cerebral.

A pesquisa prévia explorar ferramentas de medição de potencial de auto-regulação cerebral usaram modelos lineares da relação entre pressão arterial e fluxo sanguíneo cerebral (por exemplo, análise de função de transferência). A relação linear estreita entre pressão e fluxo mudanças sem amortecimento é observado quando as variações de pressão são relativamente rápido, isto é,> ~ 10 seg. No entanto, as oscilações mais lentas (> ~ 20 seg) engendrar uma relação entre pressão e fluxo que se torna progressivamente menos linearmente relacionado. 8,24 Se a relação não é altamente linearmente relacionada (baixo R2, baixa coerência espectral cruzada) pode não ter qualquer confiança na precisão das medidas lineares, como ganho de função de transferência e de fase. A falta de relação linear indica a presença de não linearidades que são características importantes de autoregulação cerebral. Na verdade, pela sua própria natureza, autoregulatinão é passível de caracterização através de abordagens lineares; abordagens lineares pode indicar a presença ou ausência de auto-regulação, mas não pode descrever as características e a sua eficácia.

Existem métodos que são comparáveis ​​aos métodos lineares em sua simplicidade, mas que podem avaliar as relações não-lineares entre a saída (fluxo) variáveis ​​de entrada (pressão) e. Regressão busca projeção é simplesmente um método não paramétrico, atheoretical, múltiplos regressão 29,30 que não postula um modelo a priori ou assumir linearidade na relação de insumo-produto. Estas são vantagens claras para caracterizar um sistema que não é completamente compreendida. No entanto, deve notar-se que a utilização de mais do que uma função cume irá aumentar a percentagem de variância explicada, mas à custa de obscurecer a interpretação fisiológica das relações característicos. Portanto, recomenda-se que a regressão busca projecção ser limitada a apenas um fu cumenction. No entanto, a abordagem PPR esboçado com uma única função cume pode explicar uma parte significativa da variação na relação entre pressão arterial e do fluxo sanguíneo cerebral e revelar a relação não linear característica que é consistente em todos os indivíduos.

Limitações e Possíveis Modificações

Oscilatório menor pressão negativa corpo requer equipamentos e procedimentos específicos e intrusivos e por isso não é apropriado para as avaliações com base na clínica. É possível que descansa gravações de comprimento suficiente poderia fornecer dados adequados para a análise PPR da auto-regulação cerebral. No entanto, o trabalho anterior mostrou que a regressão busca projeção de descansar dados desempenho significativamente pior do que a análise dos dados OLBNP 0,03 Hz. Embora as relações pressão fluxo quantificados em repouso e durante a 0,03 Hz OLBNP estão relacionados, 19 a correspondência modesto simplesmente sugere que a pressão relationsh-flowips estimados em repouso pode não reflectem fielmente os derivados de 0,03 Hz OLBNP. Uma solução pode ser para gerar flutuações de pressão consistentes e maior amplitude dentro das freqüências de auto-regulação via, a respiração lenta e profunda eucápnica ou repetidas manobras agachamento de stand. Estes métodos têm sido mostrados para gerar de forma fiável de grandes flutuações de pressão que podem proporcionar mudanças ao longo de uma gama suficientemente vasta para observar respostas do fluxo sanguíneo cerebral 31,32.

Apesar de, em média, a regressão busca de projeção pode explicar uma quantidade significativa da relação entre pressão arterial e as flutuações do fluxo cerebral, explicou variância pode ser baixa em alguns casos (~ 6% de 19). Baixo desempenho poderia derivar, por exemplo, a partir de padrões de respirar se freqüência e volume corrente não são controlados. No entanto, a cada teste fisiológico tem algumas observações aberrantes, e esta abordagem não é uma exceção. Medições pobres em ~ 1 de 20 observações não devet prejudicar a utilidade potencial da abordagem.

Aplicações Futuras / Conclusões

A relação fluxo-pressão característica pode ser alterada em algumas condições fisiopatológicas, como acidente vascular cerebral 33 e lesão cerebral traumática. 34 Se as relações precisas poderiam ser adquiridas no ambiente clínico, regressão busca projeção da auto-regulação cerebral pode ter uma aplicação mais ampla e ser útil como um ferramenta de avaliação onde OLBNP não está disponível. É possível que as manobras simples (por exemplo, respiração profunda, cuff coxa, sit-to-stand) e / ou mais gravações de descanso duração pode resultar em relação pressão-fluxo que pode ser processado para obter auto-regulação cerebral comparável ao OLBNP dados. No entanto, a determinação laboratorial de diferentes sistemas de regulamentação e sua contribuição para as não-linearidades de auto-regulação poderia fornecer uma visão única de controle cerebrovascular, e permitir diagnosis de alterações fisiopatológicas em auto-regulação cerebral (por exemplo, após a lesão cerebral traumática).

Divulgações

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

Esta pesquisa foi apoiada pelo National Heart, Lung, and Blood Institute Grant HL-093113.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Ultrassom Doppler TranscranianoCompumedics DWLMulti-Dop X digital  Sonda de 2 MHz
ECG e Braquial BP GEDash 2000
LBNP TanqueU. de Iowa Bioengenharia
Válvula MecânicaU. de Iowa BioengenhariaTemporizador
Ciclo de RepetiçãoMacromáticaTR-50826-07
Transdutor de PressãoGould
Fotopletismográfico monitor de pressão digitalFinapres Medical SystemsFinometer PRO
Analisador de gás CO2VacuMed#17515 CO2, Gold Edition
Sistema de aquisição de dadosAD InstrumentsData Acquisition Systems - PowerLab
Personalizada de Personalizado

Referências

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