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Medicine

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

doi: 10.3791/61533 Published: August 19, 2020

Summary

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.

Abstract

A espectroscopia infravermelha próxima (NIRS) calcula a oxigenação do tecido regional (rSO2) usando os diferentes espectros de absorção de moléculas de hemoglobina oxigenada e desoxigenada. Uma sonda colocada na pele emite luz que é absorvida, dispersa e refletida pelo tecido subjacente. Os detectores da sonda sentem a quantidade de luz refletida: isso reflete a razão específica do órgão de fornecimento e consumo de oxigênio - independente do fluxo pulsante. Dispositivos modernos permitem o monitoramento simultâneo em diferentes locais do corpo. Um aumento ou queda na curva rSO2 visualiza mudanças na oferta ou demanda de oxigênio antes que sinais vitais os indiquem. A evolução dos valores rSO2 em relação ao ponto de partida é mais importante para a interpretação do que os valores absolutos.

Uma aplicação clínica de rotina do NIRS é a vigilância da oxigenação somática e cerebral durante e após a cirurgia cardíaca. Também é administrado em bebês prematuros em risco de enterocolite necrosante, recém-nascidos com encefalopatia isquêmica hipóxica e risco potencial de oxigenação tecidual prejudicada. No futuro, o NIRS pode ser cada vez mais usado em neuromonitoramento multimodal, ou aplicado para monitorar pacientes com outras condições (por exemplo, após ressuscitação ou lesão cerebral traumática).

Introduction

A espectroscopia infravermelha próxima (NIRS) mede no invasivamente a saturação de oxigênio do tecido regional (rSO2) no cérebro, músculo, rins, fígado ouintestinos 1,2,3,4,5,6,7,8,9. É aplicado em terapia intensiva e cirurgia cardíaca para monitorar o consumo de oxigênio "em tempo real" e a saturação de tecido somático10.

Uma sonda na pele emite luz quase infravermelha (700 - 1000 nm)11 que penetra tecido e osso até uma profundidade de aproximadamente 1-3 cm, sendo assim dispersa, absorvida e refletida12. Os detectores da sonda sentem a quantidade de luz refletida – representando a quantidade relativa de hemoglobina desoxigenada – e calculam um valor numérico que indica a saturação de oxigenação regional em porcentagem (%)2. Ao contrário da oximetria de pulso (que reflete o fornecimento sistêmico de oxigênio e requer fluxo pulsante), o NIRS reflete a saturação venosa de oxigênio e não requer fluxo pulsante, tornando-o adequado para situações de baixo fluxo, como o bypass cardiopulmonar7.

O rSO2 reflete o equilíbrio entre a oferta de oxigênio e o consumo no tecido – as alterações em ambos se tornam visíveis mesmo antes das alterações se tornarem clinicamente evidentes. As mudanças relativas à linha de base são mais importantes do que os próprios valores medidosabsolutos 10,13,14,15,16. A medição do RSO2 ajuda os médicos a monitorar os pacientes durante a cirurgia cardíaca, o bypass cardiopulmonar e na unidade de terapia intensiva; também pode auxiliar na orientação da oxigenoterapia em bebês prematuros e monitorar a perfusão renal, splancânica e sistêmica12,17,18,19,20,21.

O NIRS é uma maneira segura, viávelesimples de monitorar a oxigenação tecidual continuamente. Combinado com outros biomarcadores cerebrais e técnicas de neuromonitoramento (por exemplo, EEG contínuo ou integrado à amplitude), o NIRS provavelmente desempenhará um papel no monitoramento futuro (multimodal) em recém-nascidos e criançasde 23,24. Neste artigo, mostramos aos médicos como configurar o monitoramento do NIRS para diferentes sistemas de órgãos, explicar como os valores do RSO2 evoluem correspondentes às mudanças na fisiologia e apresentamos resultados típicos de diferentes ambientes clínicos.

Protocol

O NIRS é realizado como parte da rotina clínica do hospital. Recomenda-se em intervenções de cirurgia cardíaca pediátrica no âmbito da garantia de qualidade da Rede de Competência para Defeitos Cardíacos Congênitos (http://www.kompetenznetz-ahf.de), do Grupo de Trabalho Anestésico Cardio Pediátrico e da Sociedade Alemã de Engenharia Cardiovascular25. O protocolo segue as diretrizes do comitê de ética em pesquisa humana da instituição. Obtivemos consentimento por escrito sobre a filmagem e publicação do material de ambos os pais de cada criança que aparece no vídeo. O protocolo que apresentamos corresponde à prática clínica no hospital e se aplica a bebês e crianças de qualquer idade. Se houver preocupações especiais para uma faixa etária específica, indicamos isso em uma nota no protocolo.

1. Preparação

  1. Ligue e ligue o dispositivo NIRS. Digite os dados do paciente de acordo com a configuração do dispositivo.
  2. Selecione a sonda adequada de acordo com o peso do paciente e o local de uso pretendido. A faixa de peso é dada na embalagem da sonda e depende do fabricante (ver Tabela 1 para uma visão geral das faixas de peso em fabricantes comuns).
  3. Certifique-se de que a pele do paciente está limpa e seca para uma ótima adesão. Seque a pele com um cotonete, se necessário. Tenha muito cuidado ou omita a limpeza se a pele estiver vulnerável.

2. Coloque a sonda

  1. Depois de identificar a posição correta da sonda, dobre cuidadosamente o centro da sonda em direção ao lado da tampa branca até que ela comece a sair. Retire suavemente a tampa sem tocar na superfície pegajosa da sonda.
  2. Coloque o sensor na pele do centro da sonda para as laterais. Certifique-se de que as bordas da sonda estão firmemente conectadas à pele. Se a sonda se desconectar, serão obtidos valores NIRS errados. A desconexão em um ambiente brilhante causa falsos valores elevados; desconexão em um ambiente escuro causa falsos valores baixos.
    NOTA: Para evitar lesões cutâneas, não coloque a sonda em pele muito imatura ou vulnerável. Se a sonda deve ser colocada sobre a pele vulnerável, use uma camada de celofane entre a pele e a sonda, ou deixe a tampa sobre. Ao fixar a sonda, evite pressioná-la (por exemplo, através de uma tampa de fluxo infantil ou faixa na cabeça), pois isso pode prejudicar a perfusão da pele e causar uma medição errônea.

3. Selecione a posição do teste

  1. Cerebral: Coloque a sonda NIRS na região supra-orbital na testa abaixo da linha do cabelo para obter valores do córtex frontal. Não coloque a sonda acima do cabelo, o seio frontal, o músculo temporal, nevi, o seio sagital superior, hemorragias intracranianas ou outras anomalias, pois isso pode alterar a medição e os valores obtidos não representarão oxigenação do tecido regional. Colocação de duas sondas, uma em cada testa permite a análise seletiva de ambos os hemisférios se o ajuste clínico exigir isso. Sondas vizinhas emitem e medem sinais alternadamente para evitar interferências.
    NOTA: O valor rSO2 reflete apenas o estado de oxigenação do tecido sob a sonda – para um órgão grande como o cérebro, os valores obtidos não refletem todo o estado de oxigenação do órgão.
  2. Somático: Selecione uma posição acima da região de interesse. Evite depósitos de gordura, cabelo e ossos. Não coloque a sonda acima de nevi, hematoma e pele ferida. Lembre-se sempre que a profundidade do sinal NIRS é de aproximadamente 2,5 cm - se o órgão de interesse estiver mais distante da sonda, ele não pode ser analisado. Para NIRS renais ou hepáticas, use ultrassom para garantir a colocação correta.
    1. Rins: Localize o rim através do ultrassom sagital dorsal antes de colocar a sonda. Certifique-se de que a distância entre a pele e órgão não exceda a profundidade máxima da sonda.
      NOTA: O uso de ultrassom pode interferir no princípio do manuseio mínimo (por exemplo, em bebês muito prematuros).
    2. Intestinos: Coloque a sonda na região de interesse (por exemplo, abaixo do umbigo ou no quadrante inferior direito ou esquerdo).
      NOTA: O ar livre ou líquido no abdômen pode tornar impossível a medição da oxigenação tecidual do órgão desejado.
    3. Fígado: Coloque a sonda exatamente acima do fígado. Se possível, confirme sua posição por ultrassom. Para evitar medir o órgão errado, certifique-se de que o tecido hepático sob a sonda seja pelo menos tão profundo quanto a luz emitida penetra (1-3 cm, de acordo com a sonda selecionada).
    4. Pé: Coloque a sonda na porção plantar do pé. Medir o NIRS na parte mais distante do corpo fornece informações sobre perfusão periférica durante hipotermia, em pacientes com choque ou em qualquer situação em que a oximetria de pulso não funcione.
    5. Músculo: Coloque a sonda sobre o músculo de interesse.

4. Defina a linha de base

  1. 1-2 minutos após a colocação da sonda, defina a linha de base apertando o botão correspondente no dispositivo. A linha de base reflete o ponto de partida da medição. A evolução da perfusão tecidual em cada área monitorada pode ser observada e interpretada individualmente, confiando na mudança do valor da linha de base.

5. Verifique se há problemas com o dispositivo ou complicações clínicas

  1. Se o dispositivo indicar que a má qualidade de gravação ou os valores são implausíveis, confirme que todas as medidas acima mencionadas foram tomadas corretamente. Se necessário, substitua a sonda e o pré-amísia e verifique todos os contatos da ficha elétrica.
  2. Verifique se há fontes de luz externas que possam afetar o sensor e o contato. Cubra a sonda com a luz leve se as fontes de luz perturbadoras não puderem ser eliminadas.
  3. Após descartar problemas técnicos, verifique se o paciente tem complicações clínicas.

Representative Results

O valor medido rSO2 resulta da razão entre a oferta e o consumo de oxigênio (Figura 1A); características metabólicas diferentes levam a valores normais ligeiramente diferentes, dependendo da idade e do órgão(Tabela 2). Note-se que - com exceção do cérebro - os valores de referência cientificamente avaliados existem apenas para bebês prematuros e recém-nascidos26,27,28,29,30,31 e a maioria das etapas de protocolo dependem das recomendações dos fabricantes, experiência pessoal e opinião de especialistas(Tabela 3). Isso se deve ao fato de que os valores dependem do dispositivo e sensores utilizados e revelam alta variabilidade inter-individual30,32. Valores criticamente baixos e mudanças críticas em relação à linha de base são originários da experiência e da opinião de especialistas.

Se a oferta e a demanda de oxigênio forem equilibradas em valores fisiológicos, a oxigenação tecidual está dentro do alcance normal. Alterações na oferta ou consumo de oxigênio fazem com que o valor rSO2 caia ou suba(Figura 1B,1C). Uma curva típica revelando valores normais de NIRS cerebrais e renais é exibida na Figura 2 do início às 14:25 pm.

A seguir, fornecemos exemplos para mostrar como as mudanças nas condições fisiológicas subjacentes afetam o RSO2. Durante a cirurgia cardíaca, os médicos manipulam a circulação de forma controlada - portanto, os efeitos no RSO2 são fáceis de observar. Por exemplo, a fixação da aorta descendente causa perfusão cerebral e o rSO2 correspondente sobe; a perfusão da parte inferior do corpo resulta em uma diminuição rSO2 (Figura 2). Outra – não cirúrgica – causa do aumento do fluxo sanguíneo cerebral e da elevação do rSO2 cerebral é o choque hiperdinâmico em conjunto com a alta produção cardíaca(Figura 3).

Em choque frio, uma queda renal rSO2 juntamente com o rSO2 cerebral estável pode ser o primeiro sinal; uma diminuição tanto no rSO renal quanto no cerebral2 pode ocorrer mais tarde no curso23. NIRS cerebrais e renais combinados podem ajudar a identificar estágios iniciais de choque em que a perfusão cerebral é mantida em um nível normal, mas a perfusão somática já está prejudicada23.

Ao usar duas sondas CEREBRAis NIRS, os valores dos lados direito e esquerdo devem ser semelhantes - a dissonância entre o canal direito e esquerdo NIRS pode ser causada pela adesão incompleta do sensor NIRS(Figura 4, estrela vermelha) ou indicar uma complicação: Durante algumas cirurgias cardíacas, o cérebro é perfumado seletivamente através de uma artéria carótida, fazendo uso de garantias intracerebrais (o círculo de Willis) para fornecer o lado oposto. Ao longo desse procedimento, a dissonância entre os dois canais cerebrais do NIRS pode ajudar a diagnosticar um círculo disfuncional de Willis (Figura 5).

Outro exemplo de complicação descoberta pelo NIRS é uma cânula superior vena cava deslocada durante o bypass cardiopulmonar que leva à estase venosa e à redução da oferta de oxigênio cerebral(Figura 6). O uso de NIRS pode ajudar a identificar perfusão cerebral prejudicada que de outra forma permaneceria indeseculada e resultaria em danos cerebrais graves.

Além da cirurgia cardíaca e da terapia intensiva cardíaca, as medidas do RSO2 também podem facilitar a terapia intensiva pediátrica "padrão" – complicações e alterações na terapia podem ser acompanhadas por alterações na RSOcerebral 2 (Figura 7).

Figure 1
Figura 1: Equilibrando a relação entre oferta de oxigênio e demanda.
(A) Sob condições fisiológicas, o fornecimento e o consumo de oxigênio são equilibrados, e a oxigenação do tecido regional está dentro do alcance normal. (B) A diminuição do rSO2 cerebral resulta do aumento do consumo de oxigênio ou da diminuição da oferta de oxigênio. As razões para baixo ou diminuição dos valores cerebrais do NIRS são ilustradas na figura. Por exemplo, a febre aumenta o consumo de oxigênio cerebral em 10-13% por aumento de 1 °C na temperatura corporal. Espasmos cerebrais podem aumentar o consumo de oxigênio em até 150-250%. (C) Um aumento no rSO2 cerebral resulta da redução do consumo de oxigênio ou do aumento da oferta de oxigênio. Razões para valores de NIRS cerebrais elevados ou crescentes são fornecidas na figura. Um rSOcerebral 2 acima de 80%, causado pelo alto fluxo sanguíneo cerebral após a perda da autoregulação vascular cerebral, também é chamado de "perfusão de luxo". Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: Evolução do rSO cerebral e renal2 durante a fixação fora da aorta descendente.
Inicialmente, o rSO2 cerebral (azul) é inferior ao renal rSO2 (amarelo), como em condições fisiológicas. Durante a fixação da aorta descendente, o fluxo sanguíneo cerebral aumenta enquanto a metade inferior do corpo é subabastecida. Assim, o rSO2 cerebral sobe e o rSOrenal 2 cai. A área vermelha indica que os valores do RSO2 renal são criticamente baixos porque diminuíram mais de 25% abaixo da linha de base. Após a remoção do grampo aórtico e o estabelecimento da reconstrução da aorta e o estabelecimento da circulação normal, ambas as curvas rSO2 se normalizam. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: Choque hiperdinâmico.
Após chegar à unidade de terapia intensiva após cirurgia cardíaca e troca de tubos respiratórios, tivemos sérios problemas com ventilação mecânica (atingindo apenas baixos volumes de maré em altas pressões de ventilação devido a um filtro defeituoso). O paciente desenvolveu choque hiperdinâmico e acidose respiratória com aumento da saturação venosa central de 90% e aumento do rSO cerebral de2 até 92%. Após a troca do filtro, ressuscitação de fluidos e tratamento vasopressor, o paciente estabilizou rapidamente e o rSO2 cerebral se normalizou. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4: Evolução dos valores do NIRS durante hipotermia e parada cardíaca hipotérmica profunda.
Esta figura ilustra como os valores do NIRS cerebral e renal mudam sob hipotermia, ajuste do fluxo de bypass cardiopulmonar e em parada cardíaca hipotérmica profunda (cirurgia de interruptor arterial em um paciente com transposição das grandes artérias e defeito septo ventricular). Os valores de base do paciente rSO2 são de 59% (esquerda, amarelo) e 64% (direita, azul) para o cérebro e 32% (verde) para o rim esquerdo. O suprimento de sangue para a metade inferior do corpo depende do ductus arteriosus. Hipotermia induzida intraoperatória reduz o consumo de oxigênio, o que leva ao aumento dos valores do NIRS, especialmente no rim. Com o aumento dos valores do NIRS, reduzimos a taxa de fluxo de bypass cardiopulmonar. Devido à queda dos valores do NIRS causados por uma situação metabólica alterada (por exemplo, devido à anestesia insuficientemente profunda), o fluxo foi reajustado novamente. Durante a parada cardíaca hipotérmica profunda, o rSO2 renal e cerebral caiu para valores criticamente baixos e subiu novamente imediatamente após restabelecer a circulação fisiológica. A estrela vermelha com setas mostra dois mergulhos na curva NIRS cerebral direita devido à adesão incompleta da sonda. Depois de remolding suavemente o sensor sobre a pele, os valores voltam a correr paralelamente ao do lado esquerdo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5: Círculo disfuncional de Willis durante cirurgia de arco aórtico.
Assim que o cérebro é seletivamente perfundido através da artéria carótida direita (seta vermelha), o rSO2 medido no lado esquerdo (azul escuro) diminui porque as garantias intracerebrais através do círculo de Willis são insuficientes. Após a colocação de uma cânula adicional na artéria carótida esquerda, são alcançados valores suficientes de perfusão de ambos os hemisférios e, portanto, valores normais de NIRS. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6: Detecção de obstrução de veias superiores causada por uma cânula de bypass cardiopulmonar deslocada.
Logo após o início do bypass cardiopulmonar (para o fechamento de um defeito septal atrial), os valores do NIRS cerebral caíram. A solução de problemas mostrou que a cânula de bypass cardiopulmonar venosa havia se deslocado, levando à oclusão da veia cava superior e à drenagem venosa cerebral obstruída. Isso causou uma subabastecimento cerebral de oxigênio, que só foi detectada através do baixo valor rSO2. Após o reposicionamento da cânula vena cava superior, o fluxo venoso foi restaurado e os valores do NIRS normalizados. Nº 6: iniciar o bypass cardiopulmonar; No. 36 aorta preso; Nº 11 fim da isquemia. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 7
Figura 7: Alterações no rSOcerebral 2 em paciente pediátrico.
Depois de quase se afogar, este paciente foi colocado em oxigenação de membrana extracorpórea. Devido a diferenças laterais nas análises de gás arterial, colocamos um segundo sensor NIRS cerebral no lugar (amarelo). A extremidade do relaxamento muscular (A),a mudança do sistema de oxigenação da membrana extracorpórea(B),as flutuações da pressão arterial(A, C),e o efeito de um hemotórax(C) são refletidos por mudanças nas curvas do NIRS. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 8
Figura 8: Colocando a sonda NIRS sobre o cabelo.
Estepaciente tem muito cabelo na testa. (B) A sonda NIRS ainda foi colocada em prática. (C) O dispositivo indica que a intensidade do sinal é subótima. (D) Os valores da curva NIRS e o curso da curva seguem as ações durante o procedimento cirúrgico (cirurgia de reconstrução na anomalia de Ebstein). Por favor, note que os valores absolutos não podem ser interpretados, mesmo que pareçam normais. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Fabricante Dispositivo Faixa etária
Recém-nascidos Bebês/Crianças Adulto
Casmed Elite da Visão De Primeira < 8 kg ≥ 3 kg ≥ 40 kg
Masimo Raiz com Oximetria O3 < 40 kg < 40 kg ≥ 40 kg
Medtronic INVOS 5100C < 5kg 5-40 kg > 40 kg
Medtronic INVOS 7100C - - > 40 kg
Nonin SenSmart Modelo X-100 < 40 kg < 40 kg > 40 kg

Tabela 1: Sondas NIRS por fabricante e faixa de peso.

Órgão Faixa etária Valores aproximados em condições fisiológicas [%] Valores criticamente baixos Valores criticamente altos Mudança relativa crítica para linha de base [%]E
[%] E [%] E
Cérebro Bebês prematuros 60 – 9026,27,30 < 45 > 90 > 25
Recém-nascidos 60 – 9026,29,E < 45 > 80 > 25
Bebês/Crianças 60 – 8026,E < 45 > 80 > 25
Rins Bebês prematuros 70 – 9028,30 < 40 Não definido > 25
Recém-nascidos 80 – 9526,29 < 40 > 25
Bebês/Crianças Não definido, tendem a ser 5-15 % maiores que os valores cerebrais26,31,E < 40 > 25
Intestinos Bebês prematuros 18 – 8026,30 Não definido Não definido Não definido
Recém-nascidos 55 – 8026,29
Bebês/Crianças Não definido, tendem a ser 5-15 % mais altos do que os valores cerebrais26,E
Fígado Não definido Não definido Não definido Não definido
Músculo Não definido Não definido Não definido Não definido
E Experiência/opinião de especialista
Os valores absolutos dependem do dispositivo e dos sensores utilizados, do estado metabólico, e mostram alta variabilidade interindividual. Eles devem ser interpretados com cautela – em caso de dúvida, a mudança em relação à linha de base é mais significativa.

Tabela 2: Valores típicos do RSO2 por órgãos e faixa etária.

Passo Nível de evidência*
Limpeza da pele antes de colocar a sonda NIRS 5
Uso de NIRS em recém-nascidos, bebês e crianças de diferentes idades 1-5
Uso de dois sensores NIRS na testa 5
Uso de ultrassom para garantir a correta colocação de sondas NIRS 5
Colocando sonda NIRS em diferentes posições (cérebro, fígado, intestino, rim, pé, músculos) (1-)2-5
Interpretação dos valores do NIRS em relação aos valores de referência 2-5
*De acordo com o Oxford Center of Evidence Based Medicine Levels: 1 – Revisões sistemáticas de ensaios controlados randomizados/ensaios controlados randomizados com intervalo de confiança estreito; 2 – Revisões sistemáticas de estudos de coorte/estudo de coorte individual ou ensaios controlados randomizados de baixa qualidade; 3 – Revisão sistemática de estudos de caso-controle/estudos individuais de caso-controle; 4 – Séries de casos e estudos de coorte de baixa qualidade e caso-controle; 5 – Opinião de especialista.

Tabela 3: Níveis de evidência das etapas do protocolo.

Discussion

Este artigo ilustra como o NIRS cerebral e somático é criado em bebês e crianças. O NIRS cerebral é usado para fins de monitoramento durante procedimentos como fechamento de ductus arteriosus de patente, administração de surfactantes, cirurgia cardíaca e bypass cardiopulmonar; também é utilizado para monitorar pacientes gravemente doentes na UTI, prever enterocolite necrosante em bebês prematuros, e prever desfecho após encefalopatia isquêmica hipoxica2,5,6,33,34,35,36,37,38,39,40. Além disso, o NIRS pode auxiliar na orientação da oxigenoterapia em bebês prematuros17,18,19. O NIRS somático ajuda a monitorar a perfusão renal, splancânica e sistêmica12,20,21 e também pode ser valioso para detectar complicações durante ou após o transplante hepático8,41,42. O uso simultâneo de múltiplas sondas (NIRS multisite) facilita a detecção de hipoperfusão sistêmica23,43.

Para que a medição NIRS funcione com precisão, selecionar a sonda e a posição apropriadas é crucial. A pele vulnerável pode exigir o uso de sondas não adesivas (por exemplo, deixando a tampa ou anexando uma camada de celofane ao lado pegajoso). No entanto, toda a sonda deve estar em contato firme com a pele; caso contrário, os sensores não fornecerão valores confiáveis(Figura 4 e Figura 8). Um ambiente brilhante causa falso ambiente alto e escuro falsos valores baixos se a sonda não estiver firmemente ligada à pele. Em caso de má qualidade de gravação (indicada pelo dispositivo) ou valores implausíveis, a solução de problemas começa verificando se as etapas essenciais acima mencionadas foram realizadas. Se o problema persistir, a sonda e o pré-amplificador devem ser substituídos e todos os contatos de plugue elétrico verificados. Fontes de luz externas que atuam no sensor também podem acionar valores incorretos; cobrir as sondas com uma tampa leve impermeável irá remediar isso. Se os valores anormais do NIRS persistirem, o paciente deve ser examinado para descartar complicações. Os seguintes parâmetros devem ser avaliados e otimizados: pressão arterial, oxigenação sistêmica, pH, hemoglobina, retorno do oxigênio cerebral (quando o paciente está em bypass cardiopulmonar)44.

Para modificar o uso padrão, não há limite para as possíveis aplicações. É possível colocar uma sonda NIRS em qualquer local de interesse, desde que a pele esteja intacta. A derivação de valores simultaneamente de vários locais permite uma grande variedade de configurações de acordo com cada questão clínica ou científica específica. Por exemplo, NIRS e NIRS multisite podem ser usados fora do cuidado crítico e até mesmo durante o exercício12.

Apesar de sua facilidade de aplicação e uso, a medição do RSO2 tem algumas limitações que devem ser consideradas ao interpretar valores e curvas. Os valores medidos dependem do dispositivo e dos sensores utilizados32. Os valores absolutos devem, portanto, ser interpretados com cautela - os valores de referência não podem ser transferidos facilmente entre dispositivos e configurações32. rSO2 valores para órgãos que não sejam o cérebro variam muito entre os indivíduos30. Mas mesmo dentro de uma gravação, os valores podem flutuar em até 6% se uma sonda se descolar e for então recolocado45. Além disso, os valores do NIRS dependem do estado metabólico do indivíduo, que é alterado por intervenções como hipotermia terapêutica e medicação24.

Alterações nas condições de limite tecidual – por exemplo, a entrada de sangue ou ar devido à cirurgia – também produzem valores incorretos de NIRS46. Nos primeiros dias de vida dos prematuros, a transição do mecônio para as fezes regulares altera o espectro de absorção fecal e pode afetar o rSO intestinal medido2 valores47. Colocar uma sonda NIRS sobre tecido diferente do local pretendido produz imprecisões em valores absolutos, mas ainda pode ser útil para monitorar tendências7.

Apesar de suas limitações, o NIRS é um bom meio de monitorar de forma não invasiva e contínua a oxigenação de uma região específica em tempo real. Métodos alternativos para avaliar a perfusão global do tecido são invasivos e descontínuos: extrato de sangue arterial, concentração de lactato sérico, saturação venosa central ou saturação de oxigênio da lâmpada jugular. Estes podem ser particularmente problemáticos em bebês prematuros, que frequentemente desenvolvem anemia iatrogênica devido a repetidas coletas de sangue e cujo rSO2 cerebral é prejudicado durante o desenho de sangue arterial48. Em casos de baixa saída cardíaca, durante a oxigenação da membrana extracorpórea ou quando dispositivos de assistência cardíaca não pulsantes estão em uso, o NIRS ainda funciona – em contraste com a oximetria do pulso – pois não requer fluxo pulsal e pode até monitorar seletivamente áreas com risco de hipóxia7,49. rSO2 alterações nessas regiões podem servir como sinais iniciais de redução da produção cardíaca7. Por essas características, o NIRS fornece informações clínicas essenciais que atualmente não podem ser obtidas a partir de outras medidas de saturação tecidual.

O escopo de aplicação do monitoramento do RSO2 na UTI neonatal e pediátrica tende a se expandir no futuro. Uma possível aplicação é o monitoramento da hemodinâmica cerebral após lesão cerebral traumática, que já está sendo investigada em adultos50,51,52,53,54,55. Em bebês prematuros, a suplementação de oxigênio direcionada a metas pode levar a melhores desfechos neurodesenvolvimentos, reduzindo a hipoxemia cerebral17,18,19. A combinação de NIRS cerebrais com outros biomarcadores cerebrais também pode ser promissora. Por exemplo, a combinação de EEG e NIRS integrados à amplitude pode ajudar a determinar o prognóstico em encefalopatia isquêmica hipoxica moderada56. Possíveis aplicações adicionais para esta combinação incluem hemodinâmica comprometida ou convulsões23.

Em resumo, o NIRS é uma tecnologia promissora com potencial para uma aplicação ainda mais ampla. Corretamente aplicadas e interpretadas, as medidas rSO2 ajudam a detectar complicações ou condições clínicas deterioradas em um estágio inicial e orientar a terapia em vários ambientes clínicos. Este protocolo fornece aos médicos as ferramentas para configurar e interpretar as medidas do RSO2 em diferentes locais do corpo, e para interpretar esses resultados.

Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Agradecemos a Carole Cürten pela edição de idiomas. Nenhum financiamento foi recebido para este vídeo. A NB recebeu uma bolsa de pesquisa interna (IFORES) da faculdade de medicina da Universidade de Duisburg-Essen.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
cotton swab for skin cleaning
INVOS (Adult Regional Saturation Sensor) Covidien/Medtronic SAFB-SM The adult regional saturation sensor Model SAFB_SM has been designed for cerebral-somatic monitoring of site-specific regional oxygen saturation (rSO2) in adult patients > 40 kg.
INVOS (Pediatric Regional Saturation Sensor) Covidien/Medtronic SPFB The pediatric regional saturation sensor Model SPFB has been designed for cerebral-somatic monitoring of site-specific regional oxygen saturation (rSO2) in pediatric patients < 40 kg.
INVOS (preamplifier with Cable) Covidien/Medtronic 5100C- PA (Ch 1&2) Amplifier connects NIRS sensors (Canal 1&2) to monitor 5100C.
INVOS (preamplifier with Cable) Covidien/Medtronic 5100C- PB (Ch 3&4) Amplifier connects NIRS sensors (Canal 3&4) to monitor 5100C.
INVOS (Reusable Sensor Cable) Covidien/Medtronic RSC-1 - RSC-4 The Reusable Sensor Cables are intended for multiple use. For use with SomaSensor SAFB-SM and SPFB.
INVOS 5100C Monitor (Cerebral/Somatic Oximeter) Covidien/Medtronic 5100C Monitor for displaying and recording NIRS data.
INVOS Analytics Tool Covidien/Medtronic Version 1.2 Evaluation and display of "Real Time" and Case History data.
OxyAlert NIRSensor (Cerebral/somatic -Neonatal) Covidien/Medtronic CNN/SNN OxyAlert NIRSensors disposable sensor has a small adhesive pad with a gentle hydrocolloid adhesive for use with peadiatric, infant an neonatal patientes. Suitable for patients <5kg.
USB Flash Drive Covidien/Medtronic 5100C-USB Collects and transfers Date to INVOS Analytics Tool

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Yu, Y., et al. Cerebral near-infrared spectroscopy (NIRS) for perioperative monitoring of brain oxygenation in children and adults. The Cochrane Database of Systematic Reviews. 1, (6), 10947 (2018).
  2. Schat, T. E., et al. Early cerebral and intestinal oxygenation in the risk assessment of necrotizing enterocolitis in preterm infants. Early Human Development. 131, 75-80 (2019).
  3. Ruf, B., et al. Intraoperative renal near-infrared spectroscopy indicates developing acute kidney injury in infants undergoing cardiac surgery with cardiopulmonary bypass: a case-control study. Critical Care. 19, (1), London, England. 27 (2015).
  4. Kim, M. B., et al. Estimation of jugular venous O2 saturation from cerebral oximetry or arterial O2 saturation during isocapnic hypoxia. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 16, (3), 191-199 (2000).
  5. Ricci, Z., et al. Multisite Near Infrared Spectroscopy During Cardiopulmonary Bypass in Pediatric Patients. Artificial Organs. 39, (7), 584-590 (2015).
  6. Hüning, B. M., Asfour, B., König, S., Hess, N., Roll, C. Cerebral blood volume changes during closure by surgery of patent ductus arteriosus. Archives of Disease in Childhood. Fetal and Neonatal Edition. 93, (4), 261-264 (2008).
  7. Mittnacht, A. J. C. Near infrared spectroscopy in children at high risk of low perfusion. Current Opinion in Anaesthesiology. 23, (3), 342-347 (2010).
  8. Shiba, J., et al. Near-infrared spectroscopy might be a useful tool for predicting the risk of vascular complications after pediatric liver transplants: Two case reports. Pediatric Transplantation. 22, (1), 13089 (2018).
  9. Jöbsis, F. F. Noninvasive, infrared monitoring of cerebral and myocardial oxygen sufficiency and circulatory parameters. Science. 198, (4323), New York, N.Y. 1264-1267 (1977).
  10. Evans, K. M., Rubarth, L. B. Investigating the Role of Near-Infrared Spectroscopy in Neonatal Medicine. Neonatal Network. 36, (4), 189-195 (2017).
  11. Sakudo, A. Near-infrared spectroscopy for medical applications: Current status and future perspectives. Clinica Chimica Acta; International Journal of Clinical Chemistry. 455, 181-188 (2016).
  12. Schröer, S., et al. Multisite measurement of regional oxygen saturation in Fontan patients with and without protein-losing enteropathy at rest and during exercise. Pediatric Research. 85, (6), 777-785 (2019).
  13. Cerbo, R. M., et al. Cerebral and somatic rSO2 in sick preterm infants. The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine. 25, Suppl 4 97-100 (2012).
  14. Koch, H. W., Hansen, T. G. Perioperative use of cerebral and renal near-infrared spectroscopy in neonates: a 24-h observational study. Paediatric Anaesthesia. 26, (2), 190-198 (2016).
  15. Nicklin, S. E., Hassan, I. A. A., Wickramasinghe, Y. A., Spencer, S. A. The light still shines, but not that brightly? The current status of perinatal near infrared spectroscopy. Archives of disease in childhood. Fetal and Neonatal Edition. 88, (4), 263-268 (2003).
  16. Sood, B. G., McLaughlin, K., Cortez, J. Near-infrared spectroscopy: applications in neonates. Seminars in Fetal & Neonatal Medicine. 20, (3), 164-172 (2015).
  17. Hyttel-Sorensen, S., et al. Cerebral near infrared spectroscopy oximetry in extremely preterm infants: phase II randomised clinical trial. BMJ (Clinical research ed). 350, 7635 (2015).
  18. Plomgaard, A. M., et al. Early biomarkers of brain injury and cerebral hypo- and hyperoxia in the SafeBoosC II trial. PloS One. 12, (3), 0173440 (2017).
  19. Pichler, G., et al. Cerebral Oxygen Saturation to Guide Oxygen Delivery in Preterm Neonates for the Immediate Transition after Birth: A 2-Center Randomized Controlled Pilot Feasibility Trial. The Journal of Pediatrics. 170, (2016).
  20. Kaufman, J., Almodovar, M. C., Zuk, J., Friesen, R. H. Correlation of abdominal site near-infrared spectroscopy with gastric tonometry in infants following surgery for congenital heart disease. Pediatric Critical Care Medicine. 9, (1), 62-68 (2008).
  21. DeWitt, A. G., Charpie, J. R., Donohue, J. E., Yu, S., Owens, G. E. Splanchnic near-infrared spectroscopy and risk of necrotizing enterocolitis after neonatal heart surgery. Pediatric Cardiology. 35, (7), 1286-1294 (2014).
  22. Fuchs, H., et al. Brain oxygenation monitoring during neonatal resuscitation of very low birth weight infants. Journal of Perinatology. 32, (5), 356-362 (2012).
  23. Variane, G. F. T., Chock, V. Y., Netto, A., Pietrobom, R. F. R., Van Meurs, K. P. Simultaneous Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) and Amplitude-Integrated Electroencephalography (aEEG): Dual Use of Brain Monitoring Techniques Improves Our Understanding of Physiology. Frontiers in Pediatrics. 7, 560 (2020).
  24. Garvey, A. A., Dempsey, E. M. Applications of near infrared spectroscopy in the neonate. Current Opinion in Pediatrics. 30, (2), 209-215 (2018).
  25. Deutsche Gesellschaft für Anästhesiologie und Intensivmedizin. Neuromonitoring in der Kardioanasthesie. Zeitschrift fur Herz-, Thorax- und Gefaschirurgie. 28, (6), 430-447 (2014).
  26. Alderliesten, T., et al. Reference values of regional cerebral oxygen saturation during the first 3 days of life in preterm neonates. Pediatric Research. 79, (1-1), 55-64 (2016).
  27. Lemmers, P. M. A., Toet, M., van Schelven, L. J., van Bel, F. Cerebral oxygenation and cerebral oxygen extraction in the preterm infant: the impact of respiratory distress syndrome. Experimental Brain Research. 173, (3), 458-467 (2006).
  28. Petrova, A., Mehta, R. Near-infrared spectroscopy in the detection of regional tissue oxygenation during hypoxic events in preterm infants undergoing critical care. Pediatric Critical Care Medicine. 7, (5), 449-454 (2006).
  29. Bernal, N. P., Hoffman, G. M., Ghanayem, N. S., Arca, M. J. Cerebral and somatic near-infrared spectroscopy in normal newborns. Journal of Pediatric Surgery. 45, (6), 1306-1310 (2010).
  30. McNeill, S., Gatenby, J. C., McElroy, S., Engelhardt, B. Normal cerebral, renal and abdominal regional oxygen saturations using near-infrared spectroscopy in preterm infants. Journal of Perinatology. 31, (1), 51-57 (2011).
  31. Dodge-Khatami, J., et al. Prognostic value of perioperative near-infrared spectroscopy during neonatal and infant congenital heart surgery for adverse in-hospital clinical events. World Journal for Pediatric & Congenital Heart Surgery. 3, (2), 221-228 (2012).
  32. Wolf, M., Naulaers, G., van Bel, F., Kleiser, S., Greisen, G. A Review of near Infrared Spectroscopy for Term and Preterm Newborns. Journal of Near Infrared Spectroscopy. 20, (1), 43-55 (2012).
  33. Roll, C., Knief, J., Horsch, S., Hanssler, L. Effect of surfactant administration on cerebral haemodynamics and oxygenation in premature infants--a near infrared spectroscopy study. Neuropediatrics. 31, (1), 16-23 (2000).
  34. Toet, M. C., Lemmers, P. M. A., van Schelven, L. J., van Bel, F. Cerebral oxygenation and electrical activity after birth asphyxia: their relation to outcome. Pediatrics. 117, (2), 333-339 (2006).
  35. Schat, T. E., et al. Near-Infrared Spectroscopy to Predict the Course of Necrotizing Enterocolitis. PloS One. 11, (5), 0154710 (2016).
  36. Schat, T. E., et al. Abdominal near-infrared spectroscopy in preterm infants: a comparison of splanchnic oxygen saturation measurements at two abdominal locations. Early Human Development. 90, (7), 371-375 (2014).
  37. Lemmers, P. M. A., et al. Cerebral oxygenation and brain activity after perinatal asphyxia: does hypothermia change their prognostic value. Pediatric Research. 74, (2), 180-185 (2013).
  38. Peng, S., et al. Does near-infrared spectroscopy identify asphyxiated newborns at risk of developing brain injury during hypothermia treatment. American Journal of Perinatology. 32, (6), 555-564 (2015).
  39. Greisen, G. Cerebral blood flow and oxygenation in infants after birth asphyxia. Clinically useful information. Early Human Development. 90, (10), 703-705 (2014).
  40. Howlett, J. A., et al. Cerebrovascular autoregulation and neurologic injury in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy. Pediatric Research. 74, (5), 525-535 (2013).
  41. Hu, T., et al. Preliminary Experience in Combined Somatic and Cerebral Oximetry Monitoring in Liver Transplantation. Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia. 32, (1), 73-84 (2018).
  42. Perez Civantos, D. V., et al. Utility of Basal Regional Oximetry as an Early Predictor of Graft Failure After Liver Transplant. Transplantation Proceedings. 51, (2), 353-358 (2019).
  43. Hanson, S. J., Berens, R. J., Havens, P. L., Kim, M. K., Hoffman, G. M. Effect of volume resuscitation on regional perfusion in dehydrated pediatric patients as measured by two-site near-infrared spectroscopy. Pediatric Emergency Care. 25, (3), 150-153 (2009).
  44. Desmond, F. A., Namachivayam, S. Does near-infrared spectroscopy play a role in paediatric intensive care. BJA Education. 16, (8), 281-285 (2015).
  45. Greisen, G. Is near-infrared spectroscopy living up to its promises. Seminars in Fetal & Neonatal Medicine. 11, (6), 498-502 (2006).
  46. Ajayan, N., Thakkar, K., Lionel, K. R., Hrishi, A. P. Limitations of near infrared spectroscopy (NIRS) in neurosurgical setting: our case experience. Journal of Clinical Monitoring and Computing. 33, (4), 743-746 (2019).
  47. Isler, H., et al. Absorption spectra of early stool from preterm infants need to be considered in abdominal NIRS oximetry. Biomedical Optics Express. 10, (6), 2784-2794 (2019).
  48. Roll, C., Hüning, B., Käunicke, M., Krug, J., Horsch, S. Umbilical artery catheter blood sampling volume and velocity: impact on cerebral blood volume and oxygenation in very-low-birthweight infants. Acta Paediatrica. 95, (1), Oslo, Norway. 68-73 (2006).
  49. Fenik, J. C., Rais-Bahrami, K. Neonatal cerebral oximetry monitoring during ECMO cannulation. Journal of Perinatology. 29, (5), 376-381 (2009).
  50. Peters, J., Van Wageningen, B., Hoogerwerf, N., Tan, E. Near-Infrared Spectroscopy: A Promising Prehospital Tool for Management of Traumatic Brain Injury. Prehospital and Disaster Medicine. 32, (4), 414-418 (2017).
  51. Adelson, P. D., Nemoto, E., Colak, A., Painter, M. The use of near infrared spectroscopy (NIRS) in children after traumatic brain injury: a preliminary report. Acta Neurochirurgica. Supplement. 71, 250-254 (1998).
  52. Zeiler, F. A., et al. Continuous Autoregulatory Indices Derived from Multi-Modal Monitoring: Each One Is Not Like the Other. Journal of Neurotrauma. 34, (22), 3070-3080 (2017).
  53. Dekker, S. E., et al. Relationship between tissue perfusion and coagulopathy in traumatic brain injury. The Journal of Surgical Research. 205, (1), 147-154 (2016).
  54. Llompart-Pou, J. A., et al. Neuromonitoring in the severe traumatic brain injury. Spanish Trauma ICU Registry (RETRAUCI). Neurocirugia. Asturias, Spain. (2019).
  55. Trehan, V., Maheshwari, V., Kulkarni, S. V., Kapoor, S., Gupta, A. Evaluation of near infrared spectroscopy as screening tool for detecting intracranial hematomas in patients with traumatic brain injury. Medical Journal, Armed Forces India. 74, (2), 139-142 (2018).
  56. Goeral, K., et al. Prediction of Outcome in Neonates with Hypoxic-Ischemic Encephalopathy II: Role of Amplitude-Integrated Electroencephalography and Cerebral Oxygen Saturation Measured by Near-Infrared Spectroscopy. Neonatology. 112, (3), 193-202 (2017).
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Bruns, N., Moosmann, J., Münch, F., Dohna-Schwake, C., Woelfle, J., Cesnjevar, R., Dittrich, S., Felderhoff-Müser, U., Müller, H. How to Administer Near-Infrared Spectroscopy in Critically ill Neonates, Infants, and Children. J. Vis. Exp. (162), e61533, doi:10.3791/61533 (2020).More

Bruns, N., Moosmann, J., Münch, F., Dohna-Schwake, C., Woelfle, J., Cesnjevar, R., Dittrich, S., Felderhoff-Müser, U., Müller, H. How to Administer Near-Infrared Spectroscopy in Critically ill Neonates, Infants, and Children. J. Vis. Exp. (162), e61533, doi:10.3791/61533 (2020).

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