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

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.

O objetivo deste protocolo é avaliar a oxigenação microvascular e a hiperemia reativa em músculos periféricos, especialmente no contexto do manejo em terapia intensiva de pacientes críticos. Juntamente com as Tecnologias Ópticas Difusas e os Testes de Oclusão Vascular, podemos avaliar vários parâmetros para ter uma visão sobre oxigenação microvascular e hiperemia reativa. Estamos usando o dispositivo vascular que combina vários módulos, incluindo duas técnicas ópticas de infra difusa, oximetria de pulso e um torniquete automático.

Ele é projetado para medir a taxa metabólica de oxigênio e reatividade microvascular usando nosso teste de oclusão vascular induzida por uma oclusão arterial sustentada do braço. As informações da e-tecnologia são integradas para fornecer uma abordagem multimodal para o estudo da saúde microvascular. A espectroscopia no infravermelho próximo utiliza passagens de laser na ordem de picossegundos em múltiplos comprimentos de onda e mede o atraso e o alargamento de tais pulsos à medida que viajam pelo tecido.

Múltiplos comprimentos de onda são usados para calcular diferentes componentes do sangue e tecido. Em vasculares que utilizamos, utilizamos 685 nanômetros e 830 nanômetros para calcular a hemoglobina oxigenada e a hemoglobina desoxigenada e, portanto, a porcentagem de saturação microvascular de oxigênio. A espectroscopia de correlação difusa usa a variação da luz infravermelha próxima de uma fonte de laser coerente e de onda contínua.

Esta tecnologia, a fim de calcular o fluxo sanguíneo, aproveita o decaimento de uma função de auto correlação de intensidade speckle que é devido ao movimento de partículas de espalhamento de luz, como o glóbulo vermelho. No SDC, em vascular, utilizamos como comprimento de onda 785 nanômetros. Por fim, a oximetria de pulso mede a frequência cardíaca e o percentual de saturação arterial de oxigênio.

Com esse protocolo, o que conseguimos medir é a oxigenação tecidual. A oxigenação tecidual é um parâmetro bruto que combina perfusão tecidual, oxigenação arterial e taxa metabólica do tecido, portanto, oxigenação venosa. Quando realizamos o teste de oclusão vascular, o que temos é a taxa metabólica do tecido, então a desoxigenação, a dessaturação do sinal fornece informações da taxa metabólica, isolada, não perfusão, apenas taxa metabólica.

Depois disso, quando liberarmos o manguito após esse desafio isquêmico, teremos uma ressaturação, uma reoxigenação do sinal e uma resposta hiperêmica. Então essa reoxigenação e essa resposta hiperêmica estão fornecendo informações sobre a reatividade microvascular do tecido, que é o que fala sobre o desempenho da função endotelial. A sonda vascular possui janelas ópticas para fontes de laser e detectores para espectroscopia de correlação difusa e espectroscopia de resultados temporais.

A separação do detector de fonte é de 25 milímetros para ambos. A sonda é indicada com o sensor de toque de capacidade e acelerômetro, uma carga e um sensor de luz. O sistema de segurança a laser no dispositivo usa o sensor de toque para brilhar apenas o laser quando a sonda é colocada no tecido.

Assim que o descolamento é sentido, os lasers são desligados, de modo que os pacientes, bem como os operadores estão seguros. Ligue o dispositivo. O dispositivo começa com um software desenvolvido internamente.

Vire a chave de segurança para a posição. Coloque a sonda completamente dentro da caixa de função de resposta do instrumento e pressione o botão de reset na sonda, se ela estiver brilhando. Aguarde até que o dispositivo esteja pronto.

Ele realiza auto-teste para garantir o funcionamento estável. Quando o dispositivo estiver pronto, ele perguntará se você deseja medir um IRF. Agora, o dispositivo ajusta automaticamente a intensidade do laser para atingir a taxa de contagem desejada de 1 milhão.

Pressione o botão de parada quando vir uma taxa de contagem estável e DTOF. Este IRF é salvo no dispositivo, bem como carregado no software para ser utilizado para cálculos em tempo real. Agora, podemos continuar a realizar uma medição fantasma.

Insira a sonda na caixa fantasma corretamente, de modo que o indicador de sonda anexado esteja ligado. O protocolo simulador inicia-se com o teste de controle de qualidade que verifica se um número suficiente de fótons é recebido pelos detectores DCS e TRS e também verifica se as contagens escuras estão dentro dos limites desejados. A verificação de qualidade também confirma que não há interferência entre as modalidades.

Continue o protocolo fantasma por pelo menos 30 segundos para ter uma quantidade suficiente de dados salvos para uma análise posterior. Fixe o torniquete no braço acima do cotovelo, como feito durante uma medição da pressão arterial. Não enrole o manguito frouxamente ou com muita força ao redor do braço.

Prender vagamente o torniquete precisará de mais ar para atingir a pressão desejada. A inflação lenta pode permitir que o corpo reajuste a fisiologia. Conecte o oxímetro de pulso ao dedo indicador do mesmo braço.

Se não for possível prender ao dedo indicador, prenda-o a qualquer outro dedo. Localize o músculo a ser sondado, que fica no antebraço lateral logo abaixo do cotovelo. O músculo pode ser traçado torcendo ligeiramente o braço com uma mão.

O músculo pode ser sentido entre o polegar e os dedos com a outra mão. Meça a circunferência do braço ao redor do músculo localizado usando uma fita métrica curta. Meça a espessura aproximada do tecido na parte superior do músculo usando um calibre de gordura corporal detalhado.

Fixe a cabeça da sonda no músculo com as fibras ópticas e os cabos indo em direção à mão. Não prenda bem a sonda. Pode afetar a fisiologia tecidual.

Certifique-se de que as fibras não estão tocando em nenhum objeto em movimento. Ele pode criar artefatos nos dados. Cubra a sonda com um pano preto para bloquear a luz externa.

Se o paciente estiver acordado, informe-o que o teste de oclusão vascular pode causar sensação de formigamento e não movimentar o braço. Certifique-se de que a sonda esteja conectada. O indicador LED no painel frontal do dispositivo está brilhando e o ícone de toque no software é verde, o que mostra que a sonda está conectada.

Pressione o botão de hora do protocolo. Abre uma nova caixa de diálogo. Digite o ID do sujeito, o ID do operador e a pressão alvo de mercúrio 50 milímetros maior do que a pressão arterial sistólica.

Pressione OK para iniciar o protocolo automatizado. Os dados em tempo real são exibidos nos gráficos. O protocolo começa com o controle de qualidade que ajusta automaticamente a potência do laser, verifica a contagem de fótons e a interface entre as modalidades.

A verificação de qualidade é concluída em dois minutos. Observe os ícones circulares rotulados DRS e DCS, que devem ficar verdes no final da verificação de qualidade. Os ícones verdes mostram que a taxa de contagem de fótons está dentro do intervalo desejado.

Não há luz externa entrando na sonda. Não há crosstalk entre as modalidades e, portanto, a medição pode ser continuada. Os gráficos são redefinidos no final da fase de qualidade e os sinais que representam os dados do paciente são plotados em tempo real.

Pressione o botão stop para abortar o protocolo. Se o paciente não estiver estável ou se o paciente necessitar de intervenção clínica a qualquer instante durante o protocolo. Pressione o botão extend para adicionar 30 segundos de duração pré-oclusão.

Se o paciente movimentar os braços e não tiver um sinal basal estável por qualquer outro motivo, o operador poderá pressionar a troca quantas vezes e em qualquer fase necessária. Cada botão pressionado adicionará 30 segundos. O torniquete infla automaticamente à pressão desejada para iniciar o teste de oclusão vascular.

Pressione os botões de mais ou menos para aumentar ou diminuir a pressão de oclusão desejada em passos de mercúrio de 5 milímetros se a pressão arterial do paciente mudar após o início do protocolo. O início e a parada do teste de oclusão vascular são automaticamente marcados com linhas verticais amarelas. O software é configurado para adquirir dados continuamente e executar automaticamente três minutos de teste de oclusão vascular.

Após três minutos do início do estudo, o protocolo padrão pré-definido dura mais seis minutos após a realização do teste de oclusão vascular para avaliar a recuperação após o término da resposta hiperêmica do paciente e a obtenção de uma condição estável. Pressione ok, quando o operador é notificado na conclusão do protocolo através de uma notificação pop-up que marca a conclusão bem-sucedida do protocolo. O operador pode remover a sonda e o manguito do paciente e limpá-los usando um cotonete de álcool ou equivalente.

Anote manualmente as informações clínicas e demográficas de acordo com os protocolos de estudo predefinidos, a circunferência do braço no local da sonda e a espessura do tecido adiposo sobrejacente no formulário de dados do paciente. O cálculo dos valores absolutos em tempo real da hemoglobina oxigenada, desoxigenada e total e da saturação de oxigênio tecidual é obtido por algoritmo de ajuste usando a curva de espectroscopia de recursos de ambos os comprimentos de onda. O cálculo do índice de fluxo sanguíneo em tempo real é realizado pelo algoritmo de ajuste utilizando as curvas de autocoerção por espectroscopia de coerção difusa.

Script de usuário escrito em seu idioma favorito para reabrir e visualizar dados de limite gravados. Por meio do roteiro, calcule-se o índice de consumo de oxigênio, a taxa e a amplitude de desoxigenação, a taxa de reoxigenação e a amplitude e área sob a curva da resposta hiperêmica reativa após o teste de oclusão vascular. A partir desse protocolo, podemos medir continuamente a saturação absoluta de oxigênio tecidual, o índice de fluxo sanguíneo e a saturação arterial de oxigênio.

A combinação desses parâmetros resulta na aquisição do índice de taxa metabólica de consumo de oxigênio durante a realização do teste de oclusão vascular. Quando o manguito é inflado, obtemos a taxa de desoxigenação que mostra a velocidade com que o oxigênio está sendo consumido na região da sonda. Ao final do teste de oclusão vascular, quando o manguito é desinsuflado, podemos ver a velocidade com que o tecido é reoxigenado que mostra a rapidez com que o oxigênio é fornecido a uma região esgotada de oxigênio.

Os resultados mostram aumento da hemoglobina desoxigenada e diminuição da hemoglobina oxigenada. À medida que o oxigênio é extraído da hemoglobina e o número de células esgotadas de oxigênio aumenta. Podemos observar uma tendência de declínio da saturação microvascular de oxigênio durante o teste de oclusão vascular.

A taxa precoce dessa diminuição é representativa da taxa metabólica de consumo de oxigênio. Enquanto o pico hiperêmico e o subsequente decaimento estão ligados à função endotelial e à reatividade microvascular. Vários biomarcadores têm sido utilizados na literatura, como taxa de desoxigenação, quantidade de desoxigenação, taxa de reoxigenação, valor de pico hiperêmico e área sob a curva para representar a gravidade das doenças, bem como a classificação entre populações saudáveis e pacientes.

Além da obtenção de valores absolutos de concentração, outra vantagem desse protocolo é o índice de fluxo sanguíneo. Como a saturação hiperêmica isoladamente não expressa o aumento local de oxigênio, o índice de fluxo sanguíneo complementa a obtenção de informações sobre a taxa metabólica basal de consumo e perfusão de oxigênio. Uma análise mais aprofundada do índice de fluxo sanguíneo também fornece o índice por estabilidade, uma vez que o dispositivo vascular é capaz de aquisição rápida de espectroscopia de correlação difusa.

Ao usar o protocolo, certifique-se sempre de que os testes de qualidade foram aprovados, o que mostra que todos os parâmetros do dispositivo estão dentro de intervalos aceitáveis. Portanto, os dados que estão sendo exibidos e armazenados são úteis e significativos. Com esse protocolo, podemos fornecer aos clínicos, de forma não invasiva, valores absolutos de saturação de oxigênio da hemoglobina e índice de fluxo sanguíneo, usando múltiplas tecnologias que os parâmetros clínicos obtidos podem ser usados para avaliar a perfusão tecidual, a função endotelial, a reatividade microvascular e o metabolismo do oxigênio.

Os protocolos totalmente automatizados para calibração de dispositivos, bem como medições humanas, reduzem as variações da base do operador e resultam em dados mais confiáveis.