Name: Monitoramento em Tempo Real de Pacientes Neurocríticos com Espectroscopias Ópticas Difusas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-11-19T13:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Aprenda a monitorar a hemodinâmica cerebral em tempo real em pacientes neurocríticos usando espectroscopias ópticas difusas não invasivas. Este método permite avaliar oxigenação, fluxo sanguíneo e metabolismo no leito do paciente.

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Agradecemos o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) por meio dos Proc. 2012/02500-8 (RM), 2014/25486-6 (RF) e 2013/07559-3. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicação ou preparação do manuscrito.

O protocolo foi aprovado pelo comitê local da Universidade Estadual de Campinas (protocolo número 56602516.2.0000.5404). Consentimento informado por escrito foi obtido do paciente ou de um representante legal antes das medidas. Foram acompanhados pacientes admitidos no Hospital das Clínicas da Universidade Estadual de Campinas com diagnóstico de acidente vascular cerebral isquêmico ou hemorragia subaracnóidea acometendo a circulação anterior. Pacientes com acidente vascular cerebral isquêmico afetando a circulação posterior, pacientes com craniectomias descompressivas devido à pressão intracraniana elevada e pacientes com outras doenças neurodegenerativas (demência, Parkinson ou qualquer outra doença que possa estar associada à atrofia cortical) foram excluídos do protocolo do estudo.
1. Preparativos antes da transferência do sistema para a UTI
<ol><li>Conecte todas as fibras aos lasers e detectores relevantes e certifique-se de que estejam devidamente conectadas à sonda óptica (Figura 1B).</li>
	<li>Verifique se a sonda óptica está coberta com um pano preto para evitar que os lasers brilhem na sala.</li>
	<li>Ligue o interruptor de alimentação do sistema para a posição 'LIGADO'. Depois de ligar o sistema, aguarde 30s e, em seguida, ligue o interruptor da chave laser DCS para a posição 'ON'. Os lasers FD-DOS são automaticamente ligados quando o sistema é ligado.</li>
	<li>Enquanto o sistema está sendo preparado, obtenha o consentimento do participante ou de um representante legal. Após obter consentimento, leve o carrinho para o quarto do paciente. NOTA: Como o sistema híbrido tem uma bateria embutida que dura até 45 min, ele não precisa ser desligado durante o transporte.</li>
</ol>2. Calibração e ajustes de ganho do sistema DOS
<ol><li>Ao chegar na UTI, desligue o laser DCS alternando a chave para a posição 'OFF'.</li>
	<li>Começando com o simulador sólido marcado como 'Calibrar', execute o processo de calibração no software FD-DOS (BOXY, ISS) seguindo as etapas abaixo.<ol><li>No menu 'Arquivo', carregue o arquivo de configurações apropriado para a sonda que está sendo usada clicando na opção 'Carregar arquivo de configurações'.</li>
		<li>Coloque a sonda no lado curvo do simulador, garantindo um bom contato com a superfície e, em seguida, otimize a tensão de polarização PMT clicando no botão 'Otimizar todos os detectores' no software FD-DOS.</li>
		<li>Execute a calibração para várias separações fonte-detector clicando na opção 'Calc. Valores para Suportes Ópticos. e Múltiplas Distâncias' no menu 'Calibrar' .</li>
		<li>Abra a opção 'Cálculos definidos pelo usuário' no menu 'Texto-Mon' para verificar se as propriedades ópticas medidas correspondem aos valores pré-especificados (escritos no simulador sólido) e se o ajuste R2 está próximo de um.</li>
	</ol></li>
	<li>Repetir os passos acima (excepto o passo 2.2.3) para medir as propriedades ópticas do simulador marcado como «Verificar» para garantir que a calibração foi adequada. As propriedades ópticas medidas devem corresponder, dentro de 10%, aos valores especificados nos simuladores. CUIDADO: Certifique-se de desligar os PMTs (clicando no botão 'All Detectors OFF') sempre que a sonda for movida para evitar danificar os PMTs devido à iluminação direta da luz ambiente.</li>
	<li>Se a calibração não for adequada, execute novamente o processo de calibração (etapas 2.2 e 2.3). Garantir uma boa calibração do sistema FD-DOS é essencial para a validade das medições FD-DOS.</li>
</ol>3. Preparo do participante à beira do leito
<ol><li>Use lenços higiênicos para limpar a sonda e a testa do paciente.</li>
	<li>Coloque a fita dupla face na sonda (Figura 1B), garantindo que a fita não esteja em contato direto com as pontas da fibra óptica.</li>
	<li>Coloque um laser de segurança no assunto.</li>
	<li>Coloque as sondas sobre a região de interesse (ROI) e enrole as tiras elásticas ao redor da cabeça do sujeito. Embora não seja estritamente necessário para FD-DOS e DCS, é aconselhável cobrir a sonda óptica com um pano preto ou bandagem preta para reduzir o ruído devido à luz ambiente. NOTA: É importante garantir que a cinta elástica não seja nem muito apertada nem muito solta. Se a alça estiver muito apertada, pode causar desconforto significativo ao paciente e, se a alça estiver muito solta, pode levar a uma baixa qualidade dos dados, pois a fita dupla face não é forte o suficiente para manter as sondas no lugar.</li>
	<li>Depois que a sonda estiver devidamente presa à testa do paciente, ligue o laser DCS alternando a chave para a posição 'ON'. CUIDADO: O sistema DCS usa um laser Classe 3B que é perigoso para a exposição ocular. É muito importante só ligar os lasers quando a sonda estiver devidamente presa à testa do paciente.</li>
</ol>4. Avaliação da qualidade dos dados
<ol><li>Antes de começar a adquirir dados com a GUI, escreva as separações do detector de origem DCS na guia 'Configurações' da GUI. NOTA: O sistema DCS não requer uma etapa de calibração, mas a entrada adequada das separações fonte-detector é necessária para a análise em tempo real (consulte Material Suplementar para obter detalhes).</li>
	<li>Inicie o software de aquisição pressionando o botão 'Iniciar' na GUI e verifique o sinal DOS no software FD-DOS:<ol><li>Clique no botão 'Otimizar todos os detectores' no software FD-DOS para otimizar a tensão de polarização PMT.</li>
		<li>Verifique as propriedades ópticas e o R2 do ajuste do DOS na opção 'Cálculo definido pelo usuário' no menu 'Texto-Seg'. O coeficiente R 2 deve estar próximo da unidade e, como regra geral, o coeficiente de absorção de pacientes humanos deve estar entre 0,05 e 0,2 cm-1, enquanto o coeficiente de espalhamento deve estar entre 6 e 13 cm-113.</li>
	</ol></li>
	<li>Verifique o sinal DCS na guia 'Curvas de correlação' da GUI.<ol><li>Ligue os detectores DCS girando os interruptores para a posição ' ON'.</li>
		<li>Certifique-se de que cada detector DCS está medindo uma intensidade de luz adequada. Como regra geral, mais de 10 kHz são necessários.</li>
		<li>Se a intensidade medida for superior a 800 kHz, use um filtro de densidade neutra para reduzir as contagens de fótons para evitar danificar os detectores. Isso normalmente é um problema para separações mais curtas (< 1 cm) do detector de fonte. NOTA: Além de danificar potencialmente os detectores DCS, contagens de fótons superiores a 800 kHz também podem trazer erros devido a efeitos não lineares no detector.</li>
		<li>Verifique as curvas de autocorrelação para garantir um bom acoplamento cutâneo (veja os Resultados Representativos e a Figura 2) e reposicione a sonda óptica se necessário.</li>
		<li>Se o reposicionamento da sonda foi necessário na etapa anterior, repita os passos 4.2 e 4.3. Essas etapas podem precisar ser repetidas várias vezes. NOTA: O DCS e os detectores FD-DOS devem ser desligados sempre que a sonda for movida. Para desligar os detectores DCS, mova manualmente os interruptores para a posição 'OFF'. O detector FD-DOS é desligado clicando no botão 'Todos os detectores desligados' no software FD-DOS.</li>
	</ol></li>
	<li>Quando um bom contato entre a sonda e a pele for alcançado, pare a coleta de dados clicando no botão 'Parar' na GUI. Em seguida, defina os identificadores de experimento e paciente na caixa de texto 'Pasta' e escreva o nome do ROI na caixa de texto 'Nome do arquivo'.</li>
	<li>Inicie a aquisição de dados pressionando o botão 'Iniciar' na GUI.</li>
	<li>Colete dados no primeiro ROI pelo tempo exigido pelo protocolo. Se necessário, mova a sonda para as outras ROIs e repita a medição. NOTA: O período de acompanhamento pode variar dependendo dos objetivos do estudo.</li>
</ol>5. Considerações para o experimentador durante a medição
<ol><li>Depois de iniciar a medição, escreva na guia "Informações do experimento" da GUI as informações relevantes do paciente (por exemplo, tipo e localização da lesão, medicamentos que estão sendo administrados, idade, sexo, etc.).</li>
	<li>Certifique-se de que qualquer evento relevante que ocorreu durante o período de monitoramento seja marcado clicando no botão 'Marcar' na GUI. Após cada marcação, certifique-se de escrever a descrição do evento na guia 'Informações do experimento' da GUI.</li>
</ol>6. Interromper a coleta de dados
<ol><li>Pare a coleta de dados pressionando o botão 'Parar' na GUI.</li>
	<li>Pare o software FD-DOS pressionando o botão de parada de aquisição e gravação de dados representado como dois quadrados vermelhos no software FD-DOS.</li>
	<li>Desligue os detectores DCS virando os interruptores para a posição 'OFF' e desligue o laser DCS girando a chave para a posição ' OFF'.</li>
	<li>Desligue os PMTs do módulo FD-DOS clicando no botão 'Todos os detectores desligados'.</li>
	<li>Remova a sonda da cabeça do paciente e remova a fita dupla face da sonda. Em seguida, limpe a sonda com lenços higienizantes.</li>
	<li>Repetir a medição das propriedades ópticas de cada simulador sólido o mais rapidamente possível para garantir que a calibração se manteve adequada durante toda a sessão de monitorização (ver passo 4.2.2). OBS: O ideal é que a etapa de calibração seja feita logo após a retirada das sondas ópticas da cabeça do paciente (passo 6.6). No entanto, devido a problemas de tempo, nos exemplos apresentados na próxima seção isso foi feito na instalação de armazenamento.</li>
	<li>Limpe o sistema e seus acessórios com lenços higienizantes.</li>
	<li>Leve o carrinho de volta para o depósito.</li>
</ol>

O(s) autor(es) declarou(m) os seguintes potenciais conflitos de interesse com relação à pesquisa, autoria e/ou publicação deste artigo: RC Mesquita tem um pedido de patente pendente e duas outras patentes relevantes para este trabalho (patentes dos Estados Unidos 10.342.488 e 10.064.554). Atualmente, nenhum autor recebe royalties ou pagamentos dessas patentes.

Este trabalho apresentou um sistema óptico híbrido que pode fornecer informações em tempo real sobre o fluxo sanguíneo cerebral, oxigenação cerebral e metabolismo de oxigênio cerebral de pacientes neurocríticos ao lado. O uso de técnicas ópticas difusas já havia sido abordado anteriormente como um potencial marcador para monitoramento não invasivo à beira do leito em cenários clínicos. Um estudo anterior enfocou os aspectos clínicos e a viabilidade da monitorização óptica durante a internação na neuro-UTI por meio de um ...

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

A maioria das complicações que levam a maus resultados em pacientes neurológicos gravemente enfermos está relacionada a lesões secundárias causadas por comprometimentos hemodinâmicos cerebrais. Portanto, o acompanhamento da fisiologia cerebral desses pacientes pode impactar diretamente nas taxas de morbidade e mortalidade 1,2,3,4,5,6,7. Atualmente, entretanto, não há uma ferramenta clínica estabelecida para a monitorização contínua e não invasiva em tempo real da fisiologia cerebral em pacientes neurocríticos à beira do leito. Entre os potenciais candidatos, técnicas ópticas difusas têm sido recentemente propostas como uma ferramenta promissora para preencher essa lacuna8,9,10,11. Medindo as mudanças lentas (isto é, da ordem de dezenas a centenas de ms) da luz infravermelha próxima difusivamente espalhada (~650-900 nm) do couro cabeludo, a espectroscopia óptica difusa (DOS) pode medir as concentrações dos principais cromóforos no cérebro, como oxi- (HbO) cerebral e desoxi-hemoglobina (HbR)12,13. Além disso, é possível medir o fluxo sanguíneo cerebral (FSC) com espectroscopia de correlação difusa (DCS)10,14,15,16,17 quantificando as rápidas flutuações na intensidade da luz (isto é, de alguns μs a poucos ms). Quando combinados, o DOS e o DCS também podem fornecer uma estimativa da taxa metabólica cerebral de oxigênio (CMRO2)18,19,20.
A combinação de DOS e DCS tem sido explorada para monitorar pacientes em vários cenários pré-clínicos e clínicos. Por exemplo, a óptica difusa tem demonstrado fornecer informações clínicas relevantes para neonatos criticamente enfermos 21,22,23,24, inclusive durante cirurgias cardíacas para tratamento de defeitos cardíacos 23,25,26,27,28 . Além disso, vários autores têm explorado o uso da óptica difusa para avaliar a hemodinâmica cerebral durante diferentes intervenções cerebrovasculares, como endarterectomia carotídea 29,30,31, tratamentos trombolíticos para acidente vascular cerebral 32, manipulações em cabeceira do leito 33,34,35, ressuscitação cardiopulmonar 36 e outros 37,38, 39º. Quando a monitorização contínua da pressão arterial também está disponível, a óptica difusa pode ser usada para monitorar a autorregulação cerebral, tanto em indivíduos saudáveis quanto em pacientes críticos 11,40,41,42, bem como para avaliar a pressão crítica de fechamento da circulação cerebral 43. Vários autores validaram as medidas de FSC com DCS contra diferentes medidas de FSC padrão-ouro 18, enquanto a CMRO2 medida com óptica difusa demonstrou ser um parâmetro útil para monitoramento neurocrítico 8,18,23,24,28,43,44,45 . Além disso, estudos prévios validaram os parâmetros hemodinâmicos cerebrais opticamente derivados para monitorização em longo prazo de pacientes neurocríticos 8,9,10,11, inclusive para a predição de eventos hipóxicos 46,47,48 e isquêmicos 8.
A confiabilidade das técnicas ópticas difusas para fornecer informações valiosas em tempo real durante medições longitudinais, bem como durante intervenções clínicas, permanece em grande parte não abordada. O uso de um sistema DOS autônomo foi previamente comparado a monitores de tensão de oxigênio do tecido cerebral invasivo, e o DOS foi considerado como não tendo sensibilidade suficiente para substituir os monitores invasivos. No entanto, além de usar populações relativamente pequenas, a comparação direta entre monitores invasivos e não invasivos pode ser equivocada, pois cada técnica sonda volumes diferentes contendo diferentes partes da vasculatura cerebral. Embora esses estudos tenham concluído que a óptica difusa não substitui os monitores invasivos, em ambos os estudos o DOS alcançou acurácia de moderada a boa, o que pode ser suficiente para casos e/ou locais em que monitores invasivos não estão disponíveis.
Em relação a outras abordagens, a principal vantagem da óptica difusa é sua capacidade de medir simultaneamente o fluxo sanguíneo e a oxigenação sanguínea tecidual de forma não invasiva (e contínua) à beira do leito usando instrumentação portátil. Comparado ao Doppler transcraniano (DTC), o CDC tem uma vantagem adicional: mede a perfusão em nível tecidual, enquanto o DTC mede a velocidade do fluxo sanguíneo cerebral em grandes artérias na base do cérebro. Essa distinção pode ser particularmente importante na avaliação de doenças esteno-oclusivas nas quais tanto o fluxo proximal da grande artéria quanto as colaterais leptomeníngeas contribuem para a perfusão. As técnicas ópticas também apresentam vantagens quando comparadas a outras modalidades de imagem tradicionais, como a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) e a Ressonância Magnética (RM). Além de fornecer simultaneamente medidas diretas das concentrações de FSC e HbO/HbR, o que não é possível apenas com RM ou PET, a monitorização óptica também fornece resolução temporal significativamente melhor, permitindo, por exemplo, a avaliação da auto-regulação dinâmica cerebral40,41,42 e a avaliação de alterações hemodinâmicas evolutivas dinâmicas. Além disso, a instrumentação óptica difusa é barata e portátil em comparação com PET e RM, o que é uma vantagem crítica dada a alta carga de doença vascular em países de baixa e média renda.
O protocolo aqui proposto é um ambiente para neuromonitorização em tempo real à beira do leito de pacientes na unidade de terapia intensiva (UTI). O protocolo utiliza um dispositivo óptico híbrido juntamente com uma interface gráfica do usuário (GUI) de fácil acesso e sensores ópticos personalizados para sondar os pacientes (Figura 1). O sistema híbrido empregado para a apresentação deste protocolo combina duas espectroscopias ópticas difusas de módulos independentes: um módulo DOS no domínio da frequência comercial (FD-) e um módulo DCS caseiro (Figura 1A). O módulo FD-DOS49,50 é composto por 4 tubos fotomultiplicadores (PMTs) e 32 diodos laser emitidos em quatro diferentes comprimentos de onda (690, 704, 750 e 850 nm). O módulo DCS consiste em um laser de coerência longa emitindo a 785 nm, 16 contadores de fótons únicos como detectores e uma placa correlacionadora. A frequência de amostragem para o módulo FD-DOS é de 10 Hz, e a frequência máxima de amostragem para o módulo DCS é de 3 Hz. Para integrar os módulos FD-DOS e DCS, um microcontrolador foi programado dentro de nosso software de controle para alternar automaticamente entre cada módulo. O microcontrolador é responsável por ligar e desligar os lasers FD-DOS e DCS, bem como os detectores FD-DOS para permitir medições intercaladas de cada módulo. No total, o sistema proposto pode coletar uma amostra combinada de FD-DOS e DCS a cada 0,5 a 5s, dependendo dos requisitos da relação sinal-ruído (SNR) (tempos de coleta mais longos levam a uma melhor SNR). Para acoplar a luz à testa, desenvolvemos uma sonda óptica impressa em 3D que pode ser personalizada para cada paciente (Figura 1B), com separações fonte-detector variando entre 0,8 e 4,0 cm. As separações padrão-fonte-detector usadas nos exemplos apresentados aqui são 2,5 cm para DCS e 1,5, 2,0, 2,5 e 3,0 cm para FD-DOS.
A principal característica do protocolo apresentado neste estudo é o desenvolvimento de uma interface em tempo real que pode controlar o hardware com uma GUI amigável e exibir os principais parâmetros da fisiologia cerebral em tempo real sob diferentes janelas temporais (Figura 1C). O pipeline de análise em tempo real desenvolvido dentro da GUI proposta é rápido e leva menos de 50 ms para calcular os parâmetros ópticos (consulte o Material Suplementar para obter mais detalhes). O GUI foi inspirado nos instrumentos clínicos atuais já disponíveis na neuro-UTI, e foi adaptado através de extenso feedback dos usuários clínicos durante a tradução do sistema para a neuro-UTI. Consequentemente, a GUI em tempo real pode facilitar a adoção do sistema óptico pela equipe regular do hospital, como neurointensivistas e enfermeiros. A ampla adoção da óptica difusa como ferramenta de pesquisa clínica tem o potencial de melhorar sua capacidade de monitorar dados fisiologicamente significativos e, em última análise, pode demonstrar que a óptica difusa é uma boa opção para monitorar pacientes neurocríticos de forma não invasiva em tempo real.

<table><tbody><tr><td>Impressora 3D</td><td>Sethi3D</td><td>S2</td><td>Impressora 3D utilizada para imprimir as sondas personalizáveis</td></tr><tr><td>Arduino UNO</td><td>Arduino</td><td>UNO REV3</td><td>Microcontrolador responsável por intercalar as medições DCS e FD-DOS</td></tr><tr><td>DCS Correlacionador</td><td>Correlator.com</td><td>Flex11-16ch</td><td>Componente do módulo DCS</td></tr><tr><td>DCS Dectectors IO Boards</td><td>Excelitas Technology</td><td>SPCM-AQ4C-IO</td><td>Componente do módulo DCS</td></tr><tr><td>Detectores</td><td>DCS Tecnologia Excelitas</td><td>SPCM-AQ4C</td><td>Componente do módulo DCS</td></tr><tr><td>Laser DCS</td><td>CrystaLaser</td><td>DL785-120-SO</td><td>Componente do módulo DCS</td></tr><tr><td>Fonte de alimentação DCS</td><td>Artesyn</td><td>UMP10T-S2A-S2A-S2A-IES-00-A</td><td>Componente do módulo DCS (fonte de alimentação para o sensor DCS; 2, 5 e 30V)</td></tr><tr><td>Fibras FD-DOS</td><td>ISS</td><td>Imagent suprimentos</td><td>As fibras usadas para detecção e iluminação FD-DOS são fornecidas pela ISS</td></tr><tr><td>Material de impressora 3D flexível</td><td>Sethi3D</td><td>NinjaFlex</td><td>Material usado para imprimir as sondas personalizáveis flexíveis</td></tr><tr><td>Módulo</td><td>Imagent ISS</td><td></td><td>Imagent FD-DOS</td></tr><tr><td>Óculos de segurança a laser</td><td>Thorlabs</td><td>LG9</td><td></td></tr><tr><td>Fibra multimodo</td><td>Thorlabs</td><td>FT400EMT</td><td>Fibra multimodo usada para iluminação DCS</td></tr><tr><td>Filtro de densidade neutra 1.0 OD</td><td>Edmund Optics</td><td>53-705 Filtro de</td><td>densidade neutra para as separações de detectores de fonte curta</td></tr><tr><td>Fibra óptica monomodo</td><td>Thorlabs</td><td>780HP</td><td>Fibra óptica monomodo usada para os detectores DCS Bateria</td></tr> do <tr><td>sistema</td><td>SMS</td><td>NET4</td><td>Bateria do sistema usada para transporte</td></tr></tbody></table>

monitoramento em tempo real de pacientes neurocríticos com espectroscopias Ópticas difusas

Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies

O monitoramento neurofisiológico é um objetivo importante no tratamento de pacientes neurocríticos, pois pode prevenir danos secundários e impactar diretamente nas taxas de morbidade e mortalidade. No entanto, atualmente há uma falta de tecnologias adequadas e não invasivas em tempo real para a monitorização contínua da fisiologia cerebral à beira do leito. Técnicas ópticas difusas têm sido propostas como uma ferramenta potencial para medidas à beira do leito do fluxo sanguíneo cerebral e oxigenação cerebral em pacientes neurocríticos. Espectroscopias ópticas difusas têm sido previamente exploradas para monitorar pacientes em vários cenários clínicos, desde monitoramento neonatal até intervenções cerebrovasculares em adultos. No entanto, a viabilidade da técnica para ajudar os clínicos, fornecendo informações em tempo real à beira do leito, permanece em grande parte não abordada. Aqui, relatamos a tradução de um sistema óptico difuso para monitoramento contínuo em tempo real do fluxo sanguíneo cerebral, oxigenação cerebral e metabolismo do oxigênio cerebral durante terapia intensiva. O recurso em tempo real do instrumento poderia permitir estratégias de tratamento baseadas na fisiologia cerebral específica do paciente, em vez de depender de métricas substitutas, como a pressão arterial. Ao fornecer informações em tempo real sobre a circulação cerebral em diferentes escalas de tempo com instrumentação relativamente barata e portátil, essa abordagem pode ser especialmente útil em hospitais de baixo orçamento, em áreas remotas e para monitoramento em campos abertos (por exemplo, defesa e esportes).

Idealmente, as curvas de autocorrelação normalizadas obtidas com o módulo DCS devem ser de aproximadamente 1,5 na extrapolação de tempo de atraso zero (quando se usa fibrasmonomodo14), e as curvas devem decair para 1 em tempos de atraso maiores. A curva deve ser suave e deve ter um decaimento mais rápido para as separações mais longas fonte-detector. Um exemplo de boa autocorrelação é mostrado na Figura 2A. A Figura 2B mostra um exemplo d...

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

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

O monitoramento da fisiologia cerebral não invasiva em tempo real durante o tratamento de pacientes neurocríticos pode reduzir as taxas de mobilidade e mortalidade, o que é particularmente crítico em áreas remotas e campos abertos. Com o aumento da instrumentação portátil e relativamente barata, a óptica difusa pode ser usada para medir o fluxo sanguíneo e a oxigenação simultaneamente, com alta resolução temporal e sem interferência de cuidados intensivos. O recurso em tempo real tem o potencial de orientar estratégias de tratamento para lesões cerebrais na neuro UTI com base na fisiologia cerebral específica do paciente, em vez de protocolos padrão universalmente aplicados ou métricas substitutas.Antes de mover o sistema para a UTI, conecte todas as fibras aos lasers e detectores relevantes e certifique-se de que estejam devidamente conectados à sonda óptica. Em seguida, obtenha o consentimento do paciente ou de um representante legal e leve o carrinho para o quarto do paciente. Ao chegar, desligue o laser DCS.E no menu Arquivo, clique em Carregar arquivo de configurações para carregar o arquivo de configurações de teste apropriado. Coloque a sonda no lado curvo do simulador de calibração, garantindo um bom contato com a superfície, e clique em Otimizar todos os detectores para otimizar a tensão de polarização PMT. No menu Calibrar, clique em Calcular valores de calibração de forma de onda para props ópticos e múltiplas distâncias para executar a calibração para separações de detectores de várias fontes.No menu Text-Mon, abra a opção definida pelo usuário para verificar se as propriedades ópticas medidas correspondem aos valores pré-especificados e se o ajuste de R-quadrado está próximo de um. Em seguida, sonde o simulador novamente para medir as propriedades ópticas do simulador marcado como verificação para garantir que a calibração foi adequada. As propriedades ópticas medidas devem estar dentro de 10% dos valores especificados nos simuladores.Para preparar o paciente para a análise, primeiro use lenços desinfetantes para limpar a sonda e a testa do paciente. Coloque fita dupla-face na sonda, tomando cuidado para que a fita não fique em contato direto com as pontas da fibra óptica, e coloque óculos de segurança a laser no paciente. Coloque as sondas sobre a região de interesse e enrole as tiras elásticas ao redor da cabeça do paciente.Em seguida, ligue o laser DCS. Antes de iniciar a aquisição de dados, insira as separações do detector de fonte DCS na guia Configurações da interface gráfica do usuário. Para iniciar a aquisição, pressione Iniciar no software do sistema.Clique em Otimizar todos os detectores para otimizar a tensão de polarização PMT para o paciente e verifique as propriedades ópticas e o R-quadrado do encaixe do DOS, conforme demonstrado. Ligue os detectores DCS e verifique se cada detector DCS está medindo uma intensidade de luz adequada. Normalmente, são necessários mais de 10 kilohertz.Se a intensidade medida exceder 800 kilohertz, use um filtro de densidade neutra para reduzir a contagem de fótons para evitar danos aos detectores. Verifique as curvas de autocorrelação na guia Curvas de correlação da interface gráfica do usuário para garantir um bom acoplamento de pele e reposicione a sonda óptica, se necessário. Quando um bom contato entre a sonda e a pele for obtido, clique em Parar para interromper a coleta de dados e defina os identificadores do experimento e do paciente na caixa de texto Pasta e o nome da região de interesse na caixa de texto Nome do arquivo.Em seguida, pressione Iniciar para iniciar a aquisição de dados. Depois de iniciar a medição, insira as informações relevantes do paciente na guia Informações do experimento e clique em Marcar para garantir que qualquer evento relevante que ocorra durante o período de monitoramento seja marcado. Após cada marca, insira a descrição do evento na guia Informações do experimento.No final da avaliação, pressione Parar na interface gráfica do usuário para interromper a coleta de dados. Desligue o interruptor do detector DCS e gire a chave laser DCS para a posição desligada. Clique em todos os detectores para desligar os PMTs e remover a sonda da cabeça do paciente e a fita dupla-face da sonda.Em seguida, limpe a sonda, o sistema e os acessórios com lenços desinfetantes. As curvas de autocorrelação normalizadas obtidas com o módulo DCS devem ser de aproximadamente 1,5 na extrapolação de tempo de atraso zero e devem decair para um em tempos de atraso mais longos. Neste exemplo de uma curva de autocorrelação ruim, não é possível distinguir as curvas para as diferentes separações do detector de fonte.Enquanto neste exemplo, a cauda da curva não correspondeu ao modelo usado. Aqui, a série temporal de uma sessão de monitoramento para um paciente com AVC sedado durante a qual as secreções brônquicas e orais do paciente foram aspiradas pode ser observada. O movimento do paciente induzido pela intervenção perturbou claramente o sinal óptico, levando a picos não fisiológicos nos parâmetros ópticos.Logo após a intervenção, os parâmetros hemodinâmicos voltaram a ser aproximadamente os mesmos valores de antes da intervenção, como esperado para um paciente estável. Durante esta sessão de monitoramento, 13 dias após a internação por acidente vascular cerebral isquêmico, o fluxo sanguíneo cerebral e a taxa metabólica cerebral de oxigênio na fronte ipsilesional foram consideravelmente menores do que seus parâmetros contralesionais na região simétrica, enquanto uma alta fração de extração de oxigênio foi observada em ambos os hemisférios. A análise cuidadosa dos dados desse índice de lateralidade representativo de um paciente diferente revelou um período significativo de comprometimento entre o primeiro e o terceiro dia após a internação e um segundo período iniciante após o terceiro dia de internação.Usando monitores contínuos de pressão arterial, nosso protocolo pode ser ligeiramente modificado para avaliar também a regulação cerebral em pacientes neurocríticos, fornecendo dados clínicos relevantes. O potencial de avaliar a neurofisiologia de cada paciente à beira do leito pode nos ajudar a entender melhor o progresso de diferentes lesões e o impacto de diferentes cursos de atendimento.

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Nós apresentamos um procedimento experimental para medir a pressão parcial de oxigênio (pO2) na vasculatura cerebral com base em oxigênio-dependente de têmpera de fosforescência. Preparação de animais e procedimentos de imagem foram delineadas para ambos grande campo de visão de imagem CCD-base de pO2 em ratos e dois fótons de imagens de excitação baseada em pO2 em camundongos.

Medição oxigenação cerebral de sangue baseado em oxigênio-dependente Quenching de fosforescência

Nós combinamos domínio da freqüência medidas espectroscopia no infravermelho próximo de oxigenação cerebral hemoglobina com medidas de correlação difusas espectroscopia de índice de fluxo sangüíneo cerebral para estimar um índice de metabolismo do oxigênio. Nós testamos a utilidade desta medida como uma ferramenta de triagem de cabeceira para avaliar a saúde e desenvolvimento do cérebro do recém nascido.

Não-invasivo de medição óptica do metabolismo cerebral e Hemodinâmica em Lactentes

Neste vídeo, demonstramos a técnica de espectroscopia de correlação difusa para medir o fluxo sanguíneo cerebral em um modelo de camundongo com lesão cerebral traumática leve.

Espectroscopia de correlação difusa para avaliar o fluxo sanguíneo cerebral em um modelo de camundongo

Fonte: Menezes Forti, R. et al. Monitoramento em tempo real de pacientes neurocríticos com espectroscopias ópticas difusas. J. Vis. Exp. (2020)Este vídeo demonstra o uso da Espectroscopia de Correlação Difusa (DCS) para medir o fluxo sanguíneo cerebral em humanos. Ele descreve as etapas para preparar o sistema, calibrar a sonda, posicioná-la na testa do participante, adquirir dados de luz dispersa e analisar as flutuações de intensidade para interpretar a dinâmica do fluxo sanguíneo no cérebro.

Espectroscopia de correlação difusa para medir o fluxo sanguíneo cerebral em um sujeito humano

A avaliação simultânea da hemodinâmica cerebral e das propriedades de dispersão da luz do tecido in vivo do cérebro de rato é demonstrada utilizando um sistema de imagem de reflexão difusa multiespectral convencional.

Avaliação simultânea de Cerebral Hemodinâmica e de espalhamento de luz Propriedades do<em&gt; In Vivo</em&gt; Cérebro de Rato Utilizando Imagem de Reflexão Difusa Multispectral

Este protocolo demonstra como medir a conectividade funcional do estado de repouso no córtex pré-frontal humano usando um instrumento de espectroscopia de correlação difusa feito sob medida. O relatório também discute aspectos práticos do experimento, bem como etapas detalhadas para análise dos dados.

Conectividade funcional do estado de repouso do cérebro humano por meio de espectroscopia de correlação difusa óptica

Este protocolo foi projetado para auxiliar os médicos a medir a oxigenação do tecido regional em diferentes locais do corpo em bebês e crianças. Pode ser usado em situações em que a oxigenação tecidual é potencialmente comprometida, particularmente durante o bypass cardiopulmonar, ao usar dispositivos de assistência cardíaca não pulsantes, e em recém-nascidos, bebês e crianças em estado crítico.

Como administrar espectroscopia infravermelha em recém-nascidos, bebês e crianças em estado crítico

Descrevemos um protocolo para medir de forma não invasiva e contínua o índice de fluxo sanguíneo microvascular absoluto e a saturação sanguínea de oxigênio usando um dispositivo multimodal baseado em óptica difusa no infravermelho próximo. Em seguida, avaliamos a taxa metabólica de consumo de oxigênio e hiperemia reativa utilizando um teste de oclusão vascular.

Monitoramento Não Invasivo da Oxigenação Microvascular e Hiperemia Reativa por Espectroscopia Óptica Difusa Híbrida no Infravermelho Próximo para Terapia Intensiva

Reciclagem padrões de movimentos anormais após a lesão ou doença é um componente chave de reabilitação física. Os recentes avanços na tecnologia têm permitido uma avaliação precisa do movimento durante uma variedade de tarefas, com a quantificação instantânea perto de resultados. Isso proporciona novas oportunidades para a modificação de padrões de movimento com defeito em tempo real.

Movimento Reciclagem com feedback em tempo real do desempenho

Nós descrevemos um protocolo de PCR em tempo real para o perfil de microRNAs no líquido cefalorraquidiano (LCR). Com a excepção dos protocolos de extracção de ARN, o procedimento pode ser estendido para o RNA extraído a partir de outros fluidos do corpo, as células cultivadas, ou amostras de tecido.

Líquido cefalorraquidiano MicroRNA perfil usando Quantitative PCR em Tempo Real

Aprenda a monitorar a hemodinâmica cerebral em tempo real em pacientes neurocríticos usando espectroscopias ópticas difusas não invasivas. Este método permite avaliar oxigenação, fluxo sanguíneo e metabolismo no leito do paciente.

Monitoramento em Tempo Real de Pacientes Neurocríticos com Espectroscopias Ópticas Difusas

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