Name: Avaliando Cerebral A autorregulação via Oscillatory Lower Body pressão negativa e Projeção Perseguição Regressão (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 26 s
Description: Aprenda a avaliar a autorregulação cerebral usando pressão negativa oscilatória no corpo inferior e regressão de perseguição de projeção. Este método permite quantificar a relação entre pressão arterial e fluxo sanguíneo cerebral de forma controlada.

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

1. Oscillatory Lower Body Pressão Negativa (OLBNP) <ol><li> Preparação do Equipamento <ol><li> Eletrocardiograma II (ECG): Fixar os três (ou mais) eletrodos torso do sujeito para o monitoramento da frequência cardíaca durante o estudo. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> Pressão LBNP Câmara: Conecte a câmara LBNP a um transdutor de pressão padrão. Calibrar o transdutor de pressão para mmHg. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 2 MHz Doppler transcraniano e Probe Fixation Dispositivo <ol><li> 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). </li><li> Alter ângulo sonda, profundidade insonação (~ 55 mm), o ganho, a potência de transmissão e para maximizar a intensidade espectral do sinal. </li><li> 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 </li></ol></li><li> 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. </li></ol></li><li> Aquisição de Dados <ol><li> 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. </li></ol></li><li> Oscilatório Protocolo LBNP <ol><li> Ligue vácuo e assegurar a pressão do tanque é estável a -30 mmHg. </li><li> Set temporizador ciclo de repetição a 33 seg para 0,03 Hz OLBNP. </li><li> Ajuste sonda Doppler (s) para assegurar sinal ideal. </li><li> 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. </li><li> 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. </li></ol></li></ol> 2. Projeção Perseguição Regressão (PPR) <ol><li> O pré-processamento de dados <ol><li> Decimation e Low-pass Filtering <ol><li> Abra Matlab. Digite o comando &quot;de dados = resample (dados, 1, SR / 5)&quot; (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. </li></ol></li><li> Remoção de Artefatos <ol><li> 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.</li></ol></li><li> Banda pass-Filtering <ol><li> Em Matlab, digite: [B, A] = cheby1 (1,1, [F - F 0,005 + 0,005] / / 2) (SRD) data = filtfilt (B, A, Eliminar tendência (dados, &quot;linear&quot;) 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 &quot;dados&quot; 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. </li></ol></li></ol></li><li> Projeção Perseguição Regression Estimation NOTA: Usando a função built-in &#39;ppr&#39; 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 . <ol><li> Em Matlab, digite o comando &quot;CVLabPPR (pressão, vazão)&quot;. 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, &quot;1&quot; para o dia 1). </li><li> Digite o APM (FP entrar para Finapress ou AL para a arte-line). Digite o Vessel (MCA, ACA, ou PCA). Digite &quot;y&quot; ou &quot;n&quot; para a pergunta &quot;Você tem medições MCA certas?&quot; Enter &quot;y &amp;# 8221; ou &quot;n&quot; para a pergunta &quot;Você não deixaram medições MCA?&quot; Nota: <img alt="Equação 1" fo:content-width="3in" src="/files/ftp_upload/51082/51082eq1.jpg" width="300" /> 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 &#39;cume funções &#39;) 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&gt; 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). </li><li> 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 &quot;BSFK (x, y, k, nknots)&quot;, 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. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

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,&gt; ~ 10 seg. No entanto, as oscilações mais lentas (&gt; ~ 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).

O processo pelo qual a perfusão cerebral é mantida constante em uma ampla gama de pressões sistêmicas é conhecido como &quot;auto-regulação cerebral.&quot; 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 &quot;um processo oscilatório &#39;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 &quot;curva autoregulatory clássico&quot;, 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.

<table><tbody><tr><td>Ultrassom Doppler Transcraniano</td><td>Compumedics DWL</td><td>Multi-Dop X digital</td><td>&nbsp; Sonda de 2 MHz</td></tr><tr><td>ECG e Braquial BP GE</td><td></td><td>Dash 2000</td><td></td></tr><tr><td>LBNP Tanque</td><td>U. de Iowa Bioengenharia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Válvula Mecânica</td> Personalizada <td>U. de Iowa Bioengenharia</td><td></td><td>Temporizador</td></tr> de <tr><td>Ciclo de Repetição</td> Personalizado <td>Macromática</td><td>TR-50826-07</td><td></td></tr><tr><td>Transdutor de Pressão</td><td>Gould</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fotopletismográfico monitor de pressão digital</td><td>Finapres Medical Systems</td><td>Finometer PRO</td><td></td></tr><tr><td>Analisador de gás CO2</td><td>VacuMed</td><td>#17515 CO2, Gold Edition</td><td></td></tr><tr><td>Sistema de aquisição de dados</td><td>AD Instruments</td><td>Data Acquisition Systems - PowerLab</td><td></td></tr></tbody></table>

avaliando cerebral a autorregulação via oscillatory lower body pressão negativa e projeção perseguição regressão

Assessing Cerebral Autoregulation via Oscillatory Lower Body Negative Pressure and Projection Pursuit Regression

O processo pelo qual a perfusão cerebral é mantida constante ao longo de uma vasta gama de pressões sistémicas é conhecido como &quot;auto-regulação cerebral.&quot; 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).

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 &quot;curva autoregulatory clássico&quot; 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 &lt;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). <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/51082/51082fig1highres.jpg" /> Figura 1. A curva autoregulatory &#39;clássico&#39; 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. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/51082/51082fig2highres.jpg" /> 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). <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/51082/51082fig3highres.jpg" /> 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. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/51082/51082fig4highres.jpg" /> <strong&gt; 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. <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/51082/51082fig5highres.jpg" /> 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. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/51082/51082fig6highres.jpg" /> 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. <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/51082/51082fig7highres.jpg" /> 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 ).

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.

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

The process by which cerebral perfusion is maintained constant over a wide range of systemic pressures is known as &#8220;cerebral autoregulation.&#8221; ...

O objetivo geral do experimento a seguir é caracterizar a natureza da relação entre as flutuações da pressão arterial e do fluxo sanguíneo cerebral em indivíduos saudáveis. Isso é alcançado utilizando pressão negativa oscilatória no membro inferior para provocar deslocamentos do volume sanguíneo central e flutuações da pressão arterial, semelhantes às que ocorrem durante a postura ortostática, mas de maneira controlada e graduada, sem a contração muscular associada. Como segundo passo, utiliza-se a regressão por projeção de perseguição para quantificar a relação entre a pressão arterial medida e o fluxo sanguíneo cerebral.Os próximos pontos em que a relação entre pressão arterial e fluxo cerebral se altera são identificados, e o ganho em cada região onde a relação é aproximadamente linear é estimado como uma medida da eficácia da autorregulação cerebral dentro dessa região. Os resultados mostram que, à medida que as oscilações da pressão negativa no membro inferior se tornam mais lentas, as flutuações da pressão arterial tornam-se maiores, enquanto as flutuações no fluxo sanguíneo cerebral são progressivamente atenuadas de forma mais eficaz. A principal vantagem desta técnica em relação a métodos existentes, como a análise de função de transferência, é que a busca por projeção é um método teórico não linear, o que significa que um modelo não é postulado a priori, mas derivado diretamente das observações.Essa é uma vantagem considerável para caracterizar um sistema cuja fisiologia ainda não é definida por modelos explícitos. O procedimento será demonstrado por Jason Hamner, um engenheiro biomédico do nosso laboratório. Certifique-se de obter as aprovações institucionais necessárias e o consentimento do sujeito antes de iniciar este procedimento, posicione o sujeito confortavelmente e fixe três ou mais eletrodos de um monitor de eletrocardiografia no tronco do sujeito para medir a frequência cardíaca durante todo o estudo.Em seguida, coloque uma saia de neoprene personalizada ao redor do tórax do sujeito, na altura da crista ilíaca. Certifique-se de que a saia esteja suficientemente justa para selar o sujeito na câmara de pressão negativa no segmento inferior do corpo, sem restringir a respiração ou interferir no ECG. A seguir, oriente o sujeito a deitar-se em decúbito dorsal sobre a maca e posicione a câmara de pressão no segmento inferior do corpo sob ele.Certifique-se de que estejam sentados confortavelmente no assento da bicicleta. Coloque uma câmara de plexiglass personalizada, cortada de acordo com o tamanho da cintura do sujeito, para ajudar a vedar a câmara. Em seguida, use fita adesiva para vedar a saia de neoprene ao redor da câmara de pressão negativa no corpo inferior.Agora conecte a câmara de pressão negativa no corpo inferior a um transdutor de pressão padrão e use uma seringa vazia e um manômetro de figma para calibrar o transdutor de pressão em milímetros de mercúrio. Fixe a válvula mecânica personalizada e o temporizador de ciclo repetido à câmara de pressão negativa no corpo inferior e ajuste o tempo de ciclo à frequência desejada de pressão negativa oscilatória no corpo inferior. Em seguida, conecte um aspirador de pó doméstico padrão à válvula mecânica.Em seguida, ligue a aspiradora a um transformador variável para controlar a voltagem da aspiradora e ligue o aparelho. Ajuste o transformador até atingir a pressão negativa desejada no segmento corporal inferior. Geralmente, alcança-se de 20 a 40 milímetros de mercúrio.Para medir a pressão arterial, prenda uma braçadeira fotoplétismográfica não invasiva de pressão arterial ao dedo do sujeito. Em seguida, para medir corretamente o dióxido de carbono expirado, coloque uma cânula nasal ligada a um analisador infravermelho de dióxido de carbono sobre o sujeito e oriente-o a respirar apenas pelo nariz. Por fim, utilize uma sonda Doppler de onda de pulso de dois megahertz para insonar o segmento M1 da artéria cerebral média na têmpora.Monitore o sinal e ajuste o ângulo do transdutor, profundidade de intonação, ganho e potência de transmissão para maximizar a intensidade espectral do sinal. Uma vez alcançado o sinal ótimo, fixe o transdutor de Doppler no lugar com um dispositivo que não tenha apoio traseiro, de modo que artefatos de movimento não sejam introduzidos no sinal enquanto o voluntário se move com oscilações de pressão negativa. Após a configuração do equipamento e quando o sujeito estiver pronto, configure a conversão analógica para digital da pressão arterial, fluxo sanguíneo cerebral, pressão da câmara de pressão negativa no corpo inferior e dióxido de carbono expirado para aquisição de, no mínimo, 50 hertz por canal.O ECG deve ser amostrado a um quilohertz. Em seguida, ligue a vácuo e assegure que a pressão esteja estável em torno de 30 milímetros de mercúrio. Então, ajuste o temporizador de ciclo repetido para 33 segundos para 0,03 O de pressão negativa no corpo inferior e verifique a sonda Doppler para obter sinal ideal.Adquira dados por um mínimo de 15 ciclos para garantir confiabilidade nas estimativas de PR. Agora, repita o procedimento para qualquer frequência entre 0,03 e 0,08 hertz. Ao alterar a duração do temporizador de ciclo repetido, é necessário processar os dados para poder realizar a busca do projeto.Os sinais de análise de regressão são decimados para cinco hertz e então filtrados por banda passante na frequência de uma pressão negativa única no corpo inferior para decimar o sinal aberto. No MATLAB, digite o comando agora exibido na tela, em que SR é a taxa de amostragem original. Isso decima a pressão arterial e o fluxo sanguíneo cerebral para cinco hertz.Em seguida, inicie a estimação de regressão por busca de projeção no MATLAB. Digite o comando agora exibido na tela. Em seguida, insira o ID do estudo como um código de estudo de três letras seguido por três caracteres numéricos para o ID do sujeito.Insira a data do estudo no formato ano, mês, dia e insira o número numérico da medição, por exemplo, um para o dia um. Em seguida, insira a medição da pressão arterial, digitando FP para pressão oposta ou al para linha arterial, insira o tipo de vaso, como M-C-A-A-C-A ou PCA, e depois insira S ou N na pergunta: você possui medições da ACM direita e S ou N na pergunta?Você possui medições da ACM esquerda? Esta imagem mostra os parâmetros da curva de autorregulação cerebral derivados da análise de PPR da pressão arterial e do fluxo sanguíneo cerebral durante pressão negativa oscilatória no membro inferior de 0,03 hertz. Esta é a curva autorregulatória clássica derivada da relação entre aumentos e diminuições estáticos na pressão e o fluxo sanguíneo cerebral em estado estacionário.Uma região de fluxo inalterado apesar da variação da pressão, ou seja, onde a inclinação é igual a zero, é delimitada por regiões onde aumentos e diminuições da pressão resultam em alterações proporcionais do fluxo sanguíneo cerebral. Este espectro de potência mostra a magnitude das flutuações na pressão arterial quando a frequência O-L-B-N-P está abaixo de 0,03 hertz. Observe que existem dois picos grandes na potência espectral da pressão arterial em 0,02 e 0,05 hertz.No entanto, há apenas um único pico na potência espectral da LBNP em 0,025 hertz. Além disso, a maior flutuação na pressão ocorre em 0,05 hertz e poderia confundir a interpretação das respostas do fluxo sanguíneo cerebral. A seguir, tem-se um exemplo dos efeitos da pressão negativa oscilatória no membro inferior, variando de 0,08 a 0,03 hertz, sobre a pressão arterial e o fluxo sanguíneo cerebral.As flutuações da pressão arterial tornam-se maiores com oscilações mais lentas e pressão negativa no corpo inferior, enquanto as flutuações do fluxo sanguíneo cerebral tornam-se menores. Essa função autorregulatória é descrita pelos resultados da análise de PPR mostrados nos painéis inferiores. A região autorregulatória no fluxo sanguíneo cerebral torna-se progressivamente mais acentuada com oscilações mais lentas e pressão negativa no corpo inferior.Essas curvas individuais e médias de RPP na autorregulação são derivadas de dados de pressão negativa intermitente no membro inferior oscilando a 0,03 hertz, obtidos em indivíduos antes e após bloqueio simpático. Observe a perda da faixa estreita de autorregulação após o bloqueio simpático. Este gráfico representa a média dos parâmetros de RPP derivados dos dados de pressão negativa intermitente no membro inferior oscilando a 0,03 hertz, antes e após o bloqueio simpático.O bloqueio simpático teve um efeito acentuado na curva de autorregulação cerebral dentro da faixa autorregulatória, aumentando acentuadamente a inclinação. Ou seja, maiores alterações proporcionais no fluxo sanguíneo cerebral em resposta a mudanças de pressão após esse desenvolvimento. Essa técnica abriu caminho para pesquisadores na área da fisiologia cerebrovascular explorarem o controle fisiológico, bem como as alterações fisiopatológicas do fluxo sanguíneo cerebral em humanos.

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Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

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Este artigo demonstra o uso de fluimetria laser Doppler para avaliar a capacidade da circulação cerebral para autoregular seu fluxo sanguíneo durante reduções na pressão arterial.

Avaliação da autoregulação do fluxo sanguíneo cerebral no rato usando fluimetria de laser

Indivíduos com instabilidade crônica do tornozelo (CAI) apresentam deficiência de controle postural e ativação muscular retardada das extremidades inferiores. A posturografia dinâmica computadorizada combinada com a eletromisografia superficial fornece insights sobre a coordenação dos sistemas visual, somatossensorial e vestibular com regulação de ativação muscular para manter a estabilidade postural em indivíduos com CAI.

Avaliação do controle postural e ativação muscular de extremidade inferior em indivíduos com instabilidade crônica do tornozelo

Apresenta-se um protocolo de monitorização não invasiva da hemodinâmica cerebral de pacientes neurocríticos em tempo real e à beira do leito utilizando óptica difusa. Especificamente, o protocolo proposto utiliza um sistema óptico híbrido difuso para detectar e exibir informações em tempo real sobre oxigenação cerebral, fluxo sanguíneo cerebral e metabolismo cerebral.

Monitoramento em Tempo Real de Pacientes Neurocríticos com Espectroscopias Ópticas Difusas

Aprenda a avaliar a autorregulação cerebral usando pressão negativa oscilatória no corpo inferior e regressão de perseguição de projeção. Este método permite quantificar a relação entre pressão arterial e fluxo sanguíneo cerebral de forma controlada.

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

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