Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Sådan administreres nær-infrarød spektroskopi hos kritisk syge nyfødte, spædbørn og børn

Published: August 19, 2020 doi: 10.3791/61533
Automatic Translation
1, 2, 3, 1, 4, 3, 2, 1, 4
1Department of Pediatrics I - Neonatology, Pediatric Intensive Care, Pediatric Neurology, University Hospital Essen, University of Duisburg-Essen, 2Department of Pediatric Cardiology, University Hospital Erlangen, University of Erlangen-Nürnberg, 3Department of Pediatric Cardiac Surgery, University Hospital Erlangen, University of Erlangen-Nürnberg, 4Division of Neonatology and Pediatric Intensive Care, Department of Pediatrics, University Hospital Erlangen, University of Erlangen-Nürnberg

Summary

Denne protokol er designet til at hjælpe klinikere til at måle regionale væv iltning på forskellige krop steder hos spædbørn og børn. Det kan anvendes i situationer, hvor væv iltning er potentielt kompromitteret, især under kardiopulmonal bypass, når du bruger ikke-pulsatile hjerte-hjælpe enheder, og i kritisk syge nyfødte, spædbørn og børn.

Abstract

Nær infrarød spektroskopi (NIRS) beregner regionale væv iltning (rSO2)ved hjælp af de forskellige absorptionsspektre af iltet og deoxygenated hæmoglobin molekyler. En sonde placeret på huden udsender lys, der absorberes, spredes og reflekteres af det underliggende væv. Detektorer i sonden forstand mængden af reflekteret lys: dette afspejler den organ-specifikke forhold mellem iltforsyning og forbrug - uafhængig af pulsatile flow. Moderne enheder muliggør samtidig overvågning på forskellige kropssteder. En stigning eller dukkert i rSO2 kurven visualiserer ændringer i iltforsyning eller efterspørgsel, før vitale tegn angiver dem. Udviklingen af rSO2-værdier i forhold til udgangspunktet er vigtigere for fortolkningen end absolutte værdier.

En rutinemæssig klinisk anvendelse af NIRS er overvågning af somatiske og cerebral iltning under og efter hjertekirurgi. Det administreres også i præmature spædbørn med risiko for nekrotiserende enterocolitis, nyfødte med hypoxisk iskæmisk encefalopati og en potentiel risiko for nedsat væv iltning. I fremtiden kan NIRS i stigende grad anvendes i multimodal neuroovervågning eller anvendes til at overvåge patienter med andre tilstande (f.eks. efter genoplivning eller traumatisk hjerneskade).

Introduction

Nær-infrarød spektroskopi (NIRS) noninvasively måler det regionale væv iltmætning (rSO2)i hjernen, muskel, nyrer, lever eller tarme1,2, 3,4,5,6,7,8,9. Det anvendes i intensiv behandling og hjertekirurgi til at overvåge "real-time" iltforbrug og somatiske vævmætning10.

En sonde på huden udsender nær-infrarødt lys (700 - 1000 nm)11, der trænger væv og knogler op til en dybde på ca 1-3 cm, og derved bliver spredt, absorberet og reflekteret12. Detektorer i sonden fornemmer mængden af reflekteret lys – der repræsenterer den relative mængde deoxygeneret hæmoglobin – og beregner en numerisk værdi, der angiver den regionale iltningsmætning i procent (%)2. I modsætning til puls oximetri (som afspejler systemisk iltforsyning og kræver pulsatile flow), AFSPEJLER NIRS venøs iltmætning og kræver ikke pulsatile flow, hvilket gør det velegnet til lav-flow situationer såsom kardiopulmonal bypass7.

RSO2 afspejler balancen mellem iltforsyning og forbrug i vævet – ændringer i enten bliver synlige, selv før ændringer ellers bliver klinisk tydelige. Ændringer i forhold til basislinjen er vigtigere end de absolutte målte værdier10,13,14,15,16. Måling rSO2 hjælper klinikere overvåge patienter under hjertekirurgi, kardiopulmonal bypass, og i intensivafdelingen; det kan også hjælpe med at vejlede ilt terapi i præmature spædbørn og overvåge nyre, splanknisk, og systemisk perfusion12,17,18,19,20,21.

NIRS er en sikker, realistisk22, og enkel måde at overvåge væv iltning kontinuerligt. Kombineret med andre cerebrale biomarkører og neuroovervågningsteknikker (f.eks. kontinuerlig eller amplitudeintegreret EEG) vil NIRS sandsynligvis spille en rolle i fremtidig (multimodale) overvågning hos nyfødte ogbørn 23,24. I denne artikel viser vi klinikere, hvordan man opretter NIRS-overvågning for forskellige organsystemer, forklarer, hvordan rSO2-værdier udvikler sig, der svarer til ændringer i fysiologi, og præsenterer typiske resultater fra forskellige kliniske miljøer.

Protocol

NIRS udføres som en del af hospitalets kliniske rutine. Det anbefales i pædiatriske hjertekirurgi interventioner inden for rammerne af kvalitetssikring fra kompetencenetværk for medfødte hjertefejl (http://www.kompetenznetz-ahf.de), pædiatriske Cardio anæstesi arbejdsgruppe og den tyske Society for Cardiovascular Engineering25. Protokollen følger retningslinjerne fra institutionens etiske komité for menneskelig forskning. Vi fik skriftligt informeret samtykke vedrørende optagelser og offentliggørelse af materialet fra begge forældre til hvert spædbarn, der optræder i videoen. Den protokol, vi præsenterer, svarer til den kliniske praksis på hospitalet og gælder for spædbørn og børn i alle aldre. Hvis der er særlige bekymringer for en bestemt aldersgruppe, angiver vi dette i et notat i protokollen.

1. Forberedelse

  1. Tilslut og tænd for NIRS-enheden. Indtast patientens data i henhold til enhedens opsætning.
  2. Vælg den korrekte sonde i henhold til patientens vægt og det tilsigtede brugssted. Vægtområdet er angivet på sondens emballage og afhænger af producenten (se tabel 1 for at få et overblik over vægtintervallet i almindelige producenter).
  3. Sørg for, at patientens hud er ren og tør for optimal vedhæftning. Tør huden med en podepind, hvis det er nødvendigt. Vær meget forsigtig eller undlad rengøring, hvis huden er sårbar.

2. Placer sonden

  1. Når du har identificeret den korrekte sondeposition, skal du forsigtigt bøje sondens centrum mod siden af det hvide dæksel, indtil det begynder at komme ud. Skræl forsigtigt dækslet af uden at røre ved sondens klæbende overflade.
  2. Placer sensoren på huden fra sondens centrum til siderne. Sørg for, at sondens kanter er solidt forbundet med huden. Hvis sonden afbrydes, vil der blive opnået forkerte NIRS-værdier. Afbrydelse i et lyst miljø forårsager falske høje værdier. afbrydelse i et mørkt miljø forårsager falske lave værdier.
    BEMÆRK: For at undgå hudlæsioner må sonden ikke placeres på meget umoden eller sårbar hud. Hvis sonden skal placeres på sårbar hud, skal du bruge et lag cellofan mellem huden og sonden eller lade dækslet være på. Når sonden fastgøres, skal du undgå at lægge pres på den (f.eks. via et spædbarns strømdæksel eller pandebånd), da dette kan forringe hudens perfusion og forårsage en fejlagtig måling.

3. Vælg sondens position

  1. Cerebral: Placer NIRS sonden i supra-orbital regionen på panden under hårgrænsen for at opnå værdier fra den frontale cortex. Placer ikke sonden over hår, frontal sinus, den tidsmæssige muskel, nevi, den overlegne sagittal sinus, intrakranielle blødninger eller andre anomalier, da det kan ændre målingen, og de opnåede værdier ikke repræsenterer regional vævsilning. Placering af to sonder, en på hver pande tillader selektiv analyse af begge halvkugler, hvis den kliniske indstilling kræver dette. Tilstødende sonder udsender og måler signaler skiftevis for at undgå interferens.
    BEMÆRK: RSO2-værdien afspejler kun iltningsstatus for vævet under sonden – for et stort organ som hjernen afspejler opnåede værdier ikke hele organets iltningsstatus.
  2. Somatiske: Vælg en position over området af interesse. Undgå fedtdepoter, hår og knogler. Sonden må ikke placeres over nevi, hæmatom og skadet hud. Husk altid, at dybden af NIRS-signalet er ca. 2,5 cm - hvis det organ af interesse er længere væk fra sonden, kan det ikke analyseres. For nyre eller lever NIRS, bruge ultralyd for at sikre korrekt placering.
    1. Nyrer: Find nyrerne via dorsal sagittal sonogram før du placerer sonden. Sørg for, at hud-til-orgel-afstanden ikke overstiger den maksimale dybde af sonden.
      BEMÆRK: Brugen af ultralyd kan forstyrre princippet om minimal håndtering (f.eks. hos spædbørn med meget præmature).
    2. Tarme: Placer sonden i det pågældende område (f.eks. under navlestrengen eller i højre eller venstre nederste kvadrant).
      BEMÆRK: Fri luft eller væske i maven kan gøre det umuligt at måle det ønskede organs vævsilning.
    3. Lever: Placer sonden præcis over leveren. Hvis det er muligt, bekræfte sin position ved ultralyd. For at undgå at måle det forkerte organ skal du sørge for, at levervævet under sonden er mindst lige så dybt, som det udsendte lys trænger ind i (1-3 cm, ifølge den valgte sonde).
    4. Fod: Placer sonden på plantar del af foden. Måling af NIRS i den fjerneste del af kroppen giver oplysninger om perifer perfusion under hypotermi, hos patienter med chok eller i enhver situation, hvor pulsoximetri ikke virker.
    5. Muskel: Placer sonden over musklen af interesse.

4. Indstil den oprindelige plan

  1. 1-2 minutter efter, at sonden er placeret, skal du indstille basislinjen ved at trykke på den tilsvarende knap på enheden. Basislinjen afspejler målens startpunkt. Udviklingen af vævsperfusion i hvert overvåget område kan observeres og fortolkes individuelt ved at basere sig på ændringen fra baselineværdien.

5. Kontroller, om der er problemer med enheden eller kliniske komplikationer

  1. Hvis enheden angiver dårlig optagekvalitet, eller værdierne er usandsynlige, skal det bekræftes, at alle ovennævnte trin er taget korrekt. Hvis det er nødvendigt, skal sonden og forforstærkeren udskiftes, og alle elektriske stikkontakter kontrolleres.
  2. Kontroller, om der er eksterne lyskilder, der kan påvirke sensoren og kontakten. Tildæk sonden lettæt, hvis forstyrrende lyskilder ikke kan elimineres.
  3. Efter at have udelukket tekniske problemer, kontrollere patienten for kliniske komplikationer.

Representative Results

Den målte rSO2-værdi er resultatet af forholdet mellem iltforsyning og -forbrug (figur 1A); forskellige metaboliske egenskaber fører til lidt forskellige normale værdier afhængigt af alder og organ (Tabel 2). Bemærk, at - bortset fra hjernen - videnskabeligt evaluerede referenceværdier findes kun for præmature spædbørn og nyfødte26,27,28,29,30,31 ogde fleste af protokoltrinnene er afhængige af producenternes anbefalinger, personlig erfaring og ekspertudtalelse ( Tabel3). Dette skyldes , at værdierne afhænger af den anvendte enhed og de anvendte sensorer og afslører en høj interpersonelle variabilitet30,32. Kritisk lave værdier og kritiske ændringer i forhold til referencescenariet stammer fra erfaring og ekspertudtalelser.

Hvis iltforsyningen og -efterspørgslen er afbalanceret ved fysiologiske værdier, er vævsilning inden for normalområdet. Ændringer i enten iltforsyning eller -forbrug får rSO2-værdien til at falde eller stige (figur 1B,1C). En typisk kurve, der afslører normale nirs-værdier for cerebral og renal, vises i figur 2 fra begyndelsen til kl.

I det følgende giver vi eksempler for at vise, hvordan ændringer i underliggende fysiologiske tilstande påvirker rSO2. Under hjertekirurgi manipulerer læger cirkulationen på en kontrolleret måde - derfor er virkningerne på rSO2 nemme at observere. For eksempel, fastspænding af faldende aorta forårsager cerebral perfusion og den tilsvarende rSO2 til at stige; perfusion af underkroppen resulterer i et rSO2 fald (Figur 2). En anden – ikke-kirurgisk - årsag til øget cerebral blodgennemstrømning og forhøjet cerebral rSO2 er hyperdynamisk chok i forbindelse med høj hjerteoutput (Figur 3).

I koldt chok, en faldende nyre rSO2 sammen med stabil cerebral rSO2 kan være det første tegn; et fald i både nyre- og cerebral rSO2 kan forekomme senere i løbet23. Kombineret cerebral og renal NIRS kan hjælpe med at identificere tidlige stadier af chok, hvor cerebral perfusion holdes på et normalt niveau, men somatiske perfusion er allerede svækket23.

Når du bruger to cerebrale NIRS-sonder, bør værdier fra højre og venstre side være ens - dissonans mellem højre og venstre kanal NIRS kan være forårsaget af NIRS sensorens ufuldstændige vedhæftning(Figur 4, rød stjerne) eller indikere en komplikation: Under nogle hjerteoperationer, er hjernen perfunderes selektivt via en halspulsåre, der gør brug af intracerebral sikkerhedsstillelse (kredsen af Willis) til at levere den modsatte side. Under hele denne procedure, dissonans mellem de to cerebrale NIRS kanaler kan hjælpe med at diagnosticere en dysfunktionel cirkel af Willis( Figur 5).

Et andet eksempel på en komplikation opdaget af NIRS er en forvredet vena cava overlegen kanyle under kardiopulmonal bypass fører til venøs stasis og sænket cerebral iltforsyning (Figur 6). Brugen af NIRS kan bidrage til at identificere nedsat cerebral perfusion, der ellers ville forblive uopdaget og resultere i alvorlige hjerneskader.

Udover hjertekirurgi og hjerteintensiv pleje, rSO2 målinger kan også lette "standard" pædiatrisk intensiv pleje – komplikationer og ændringer i behandlingen kan ledsages af ændringer i cerebral rSO2 (Figur 7).

Figure 1
Figur 1: Afvejning af forholdet mellem iltforsyning og -efterspørgsel.
A) Under fysiologiske forhold er iltforsyningen og -forbruget afbalanceret, og den regionale vævsilning ligger inden for normalområdet. (B) En faldende cerebral rSO2 skyldes enten øget iltforbrug eller nedsat iltforsyning. Årsager til lave eller faldende cerebrale NIRS-værdier er illustreret i figuren. For eksempel, feber øger cerebral iltforbrug med 10-13% per 1 °C stigning i kropstemperaturen. Cerebrale spasmer kan øge iltforbruget med op til 150-250%. (C) En stigning i cerebral rSO2 skyldes nedsat iltforbrug eller øget iltforsyning. Årsager til høje eller stigende cerebrale NIRS værdier er fastsat i figuren. En cerebral rSO2 over 80%, forårsaget af høj cerebral blodgennemstrømning efter tabet af cerebral vaskulær autoregulering, kaldes også "luksus perfusion". Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: Udviklingen af cerebral og renal rSO2 under klemme ud af den faldende aorta.
I første omgang, cerebral (blå) rSO2 er lavere end renal rSO2 (gul), som i fysiologiske forhold. Under clamp-out af faldende aorta, cerebral blodgennemstrømning stiger, mens den nederste halvdel af kroppen er underforsynet. Således cerebral rSO2 stiger og renal rSO2 dråber. Det røde område indikerer, at værdierne for renal rSO2 er kritisk lave, fordi de faldt mere end 25 % under basislinjen. Efter fjernelse af aorta klemme og etablering af rekonstruktion af aorta og etablering af normal cirkulation, både rSO2 kurver normalisere. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: Hyperdynamisk chok.
Efter ankomsten til intensivafdelingen efter hjertekirurgi og skiftende åndedrætsrør oplevede vi alvorlige problemer med mekanisk ventilation (nåede kun lave tidevandsmængder ved højt ventilationstryk på grund af et defekt filter). Patienten udviklede hyperdynamisk chok og respiratorisk acidose med øget central venøs mætning på 90% og stigende cerebral rSO2 op til 92%. Efter ændring af filteret, væske genoplivning, og vasopressor behandling, patienten stabiliseret hurtigt og cerebral rSO2 normaliseret. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: Udviklingen af NIRS-værdier under hypotermi og dybt hypoterm hjertestop.
Dette tal illustrerer, hvordan cerebrale og renale NIRS værdier ændre sig under hypotermi, justering af kardiopulmonal bypass flow og i dyb hypoterm hjertestop (arteriel switch kirurgi hos en patient med gennemførelse af de store arterier og ventrikel septal defekt). Patientens baselines rSO2 værdier er 59% (venstre, gul) og 64% (højre, blå) for hjernen og 32% (grøn) for venstre nyre. Blodforsyningen til den nederste halvdel af kroppen afhænger af ductus arteriosus. Intraoperativt induceret hypotermi reducerer iltforbruget, hvilket fører til stigende NIRS værdier, især i nyrerne. Med stigende NIRS værdier vi reduceret strømningshastigheden af kardiopulmonal bypass. På grund af faldende NIRS-værdier forårsaget af en ændret metabolisk situation (f.eks. på grund af utilstrækkeligt dybt anæstesi) blev strømmen justeret igen. Under dybe hypotermiske hjertestop faldt nyre- og cerebral rSO2 til kritisk lave værdier og steg igen umiddelbart efter genoprettelse af fysiologisk cirkulation. Den røde stjerne med pile viser to dips i højre cerebral NIRS kurve på grund af ufuldstændig sonde vedhæftning. Efter forsigtigt at have omsolgt sensoren på huden, løber værdierne igen parallelt med venstre side. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5: Dysfunktionel cirkel af Willis under aorta bue kirurgi.
Så snart hjernen er selektivt perfunderes via højre halspulsåren (rød pil), rSO2 målt på venstre side (mørkeblå) falder, fordi intracerebral sikkerhedsstillelse via kredsen af Willis er utilstrækkelige. Efter at have placeret en ekstra kanyle i venstre halspulsåre opnås tilstrækkelig perfusion af begge halvkugler og dermed normale NIRS-værdier. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6: Påvisning af øvre vena cava obstruktion forårsaget af en forvredet kardiopulmonal bypass kanyle.
Kort efter starten af kardiopulmonal bypass (til lukning af en atriefekt septal defekt), cerebral NIRS værdier faldt. Fejlfinding viste, at den venøse kardiopulmonal bypass kanyle var blevet forvredet, hvilket fører til okklusion af den overlegne vena cava og blokeret cerebral venøs dræning. Dette forårsagede en cerebral underforsyning af ilt, som kun blev opdaget gennem den lave rSO2 værdi. Efter repositionering den overlegne vena cava kanyle, venøse flow blev genoprettet og NIRS værdier normaliseret. Nr. 6: start kardiopulmonal bypass; Nr. 36 aorta fastspændt; Nr. 11 ende af iskæmi. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7: Ændringer i cerebral rSO2 hos en pædiatrisk patient.
Efter nær drukning, denne patient blev sat på ekstrakorporal membran iltning. På grund af sideforskelle i arteriel blod gasanalyser, sætter vi en anden cerebral NIRS sensor på plads (gul). Afslutningen af muskelafslapning (A), ændring af ekstrakorporal membran iltning system (B),blodtryk udsving (A, C), og effekten af en hæmothorax (C) afspejles af ændringer i NIRS kurver. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8: Placering af NIRS-sonden over håret.
(A)Denne patient har en masse hår på panden. B) NIRS-sonden blev stadig indført. (C) Enheden angiver, at signalintensiteten er suboptimal. D) NIRS-kurveværdierne og kurveforløbet følger handlingerne under det kirurgiske indgreb (rekonstruktionskirurgi i Ebsteins anomali). Bemærk, at de absolutte værdier ikke kan fortolkes, selv om de virker normale. Klik her for at se en større version af dette tal.

Producent Enhed Aldersgruppe
Nyfødte Spædbørn/Børn Voksen
Kiste Fore-Sight Elite < 8 kg ≥ 3 kg ≥ 40 kg
Masimo Rod med O3 Oximetri < 40 kg < 40 kg ≥ 40 kg
Medtronic INVOS 5100C < 5 kg 5-40 kg > 40 kg
Medtronic INVOS 7100C - - > 40 kg
Ikke-in SenSmart Model X-100 < 40 kg < 40 kg > 40 kg

Tabel 1: NIRS-sonder efter producent og vægtområde.

Orgel Aldersgruppe Omtrentlige værdier under fysiologiske tilstande [%] Kritisk lave værdier Kritisk høje værdier Kritisk relativ ændring af oprindelig plan [%]E
[%] Dagens e-mail [%] Dagens e-mail
Hjernen Præmature spædbørn 60 - 9026.27.30 < 45 > 90 > 25
Nyfødte 60 - 9026,29,E < 45 > 80 > 25
Spædbørn/Børn 60 - 8026,E < 45 > 80 > 25
Nyrer Præmature spædbørn 70 - 9028,30 < 40 Ikke defineret > 25
Nyfødte 80 - 9526,29 < 40 > 25
Spædbørn/Børn Ikke defineret, har tendens til at være 5-15 % højere end cerebraleværdier 26,31,E < 40 > 25
Tarme Præmature spædbørn 18 - 8026,30 Ikke defineret Ikke defineret Ikke defineret
Nyfødte 55 - 8026,29
Spædbørn/Børn Ikke defineret, har tendens til at være 5-15 % højere end cerebraleværdier 26,E
Leveren Ikke defineret Ikke defineret Ikke defineret Ikke defineret
Muskel Ikke defineret Ikke defineret Ikke defineret Ikke defineret
Dagens e-mail Erfaring/ekspertudtalelse
Absolutte værdier afhænger af enheden og de anvendte sensorer, af den metaboliske tilstand, og viser høj interindividual variation. De bør fortolkes med forsigtighed – hvis du er i tvivl, ændringen i forhold til baseline er mere meningsfuld.

Tabel 2: Typiske rSO2-værdier efter organer og aldersgruppe.

Trin Bevisniveau*
Rengøring af huden, før NIRS-sonden sættes 5
Anvendelse af NIRS til nyfødte, spædbørn og børn i forskellige aldre 1-5
Brug af to NIRS-sensorer på panden 5
Brug af ultralyd for at sikre korrekt placering af NIRS-sonder 5
Placering NIRS sonde i forskellige positioner (hjerne, lever, tarm, nyre, fod, muskler) (1-)2-5
Fortolkning af NIRS-værdier i forhold til referenceværdier 2-5
* Ifølge Oxford Center of Evidence Based Medicine Evidence Levels: 1 - Systematiske anmeldelser af randomiserede kontrollerede forsøg / randomiserede kontrollerede forsøg med smalle konfidensinterval; 2 – Systematiske undersøgelser af kohorteundersøgelser/individuel kohorteundersøgelse eller randomiserede forsøg af lav kvalitet; 3 – Systematisk gennemgang af case-kontrolundersøgelser/individuelle case-control-undersøgelser 4 – Case serier og dårlig kvalitet kohorte og case-kontrol undersøgelser; 5 – Ekspertudtalelse.

Tabel 3: Bevisniveauer for protokoltrinnene.

Discussion

Denne artikel illustrerer, hvordan cerebral og somatiske NIRS er oprettet hos spædbørn og børn. Cerebral NIRS anvendes til overvågningsformål under procedurer såsom patent ductus arteriosus lukning, overfladeaktivt administration, hjertekirurgi og kardiopulmonal bypass; det bruges også til at overvåge kritisk syge patienter i intensiv behandling, til at forudsige nekrotiserende enterocolitis hos præmature spædbørn, og til at forudsige resultatet efter hypoxisk iskæmisk encefalopati2,5,6,33,34,35,36,37,38,39,40. Yderligere, NIRS kan hjælpe med at vejlede ilt terapi i præmature spædbørn17,18,19. Somatiske NIRS hjælper med at overvåge nyre, splanknisk, og systemisk perfusion12,20,21 og kan også være værdifuldt at opdage komplikationer under eller efter levertransplantation8,41,42. Samtidig brug af flere sonder (NIRS med flere lokationer) gør det lettere at detektere systemisk hypoperfusion23,43.

For at NIRS-målingen kan fungere nøjagtigt, er det afgørende at vælge den relevante sonde og position. Sårbar hud kan kræve brug af ikke-klæbende sonder (f.eks. ved at forlade dækslet eller fastgøre et lag cellofan til den klæbrige side). Hele sonden skal dog være i fast kontakt med huden. Ellers vil sensorerne ikke give pålidelige værdier(figur 4 og figur 8). Et lyst miljø forårsager falske høje og mørke omgivelser falske lave værdier, hvis sonden ikke er fast fastgjort til huden. I tilfælde af dårlig optagekvalitet (angivet med enheden) eller usandsynlige værdier starter fejlfindingen med at kontrollere, om ovennævnte væsentlige trin er blevet udført. Hvis problemet fortsætter, skal sonden og forforstærkeren udskiftes, og alle elektriske stikkontakter skal kontrolleres. Eksterne lyskilder, der fungerer på sensoren, kan også udløse forkerte værdier. dækker sonderne med en lys-uigennemtrængelig dækning vil afhjælpe dette. Hvis unormale NIRS-værdier fortsætter, skal patienten undersøges for at udelukke komplikationer. Følgende parametre bør vurderes og optimeres: arterielt blodtryk, systemisk iltning, pH, hæmoglobin, cerebral ilt afkast (når patienten er på kardiopulmonal bypass)44.

For at ændre standardbruget er der ingen grænse for de mulige programmer. Det er muligt at placere en NIRS-sonde på ethvert sted af interesse, forudsat at huden er intakt. Afledte værdier samtidig fra flere steder muliggør et stort udvalg af opsætninger i henhold til hvert enkelt klinisk eller videnskabeligt spørgsmål. For eksempel kan NIRS og multisite NIRS bruges uden for kritisk pleje og selv under træning12.

På trods af dens brugervenlighed og brug har måling af rSO2 visse begrænsninger, der skal tages i betragtning ved fortolkning af værdier og kurver. De målte værdier afhænger af den anvendte enhed og de anvendtesensorer 32. Absolutte værdier bør derfor fortolkes med forsigtighed - referenceværdier kan ikke overføres let mellem enheder og opsætninger32. rSO2 værdier for andre organer end hjernen varierer meget mellem individer30. Men selv inden for en optagelse, kan værdier svinge med op til 6%, hvis en sonde bliver løsrevet og derefter er gen knyttet45. Derudover, NIRS værdier afhænger af den enkeltes metaboliske tilstand, som ændres ved interventioner såsom terapeutisk hypotermi og medicin24.

Ændringer i væv grænse betingelser - for eksempel optagelse af blod eller luft på grund af kirurgi - også give forkerte NIRS værdier46. I præmature spædbørns første levedage ændrer overgangen fra mekonium til regelmæssig afføring det fækale absorptionsspektre og kan påvirke de målte intestinal rSO2-værdier 47. Placering af en NIRS-sonde over væv, bortset fra den tilsigtede placering, giver unøjagtigheder i absolutte værdier, men kan stadig være nyttigt til overvågning af tendenser7.

På trods af sine begrænsninger er NIRS et godt middel til ikke-invasivt og løbende at overvåge iltningen af en bestemt region i realtid. Alternative metoder til vurdering af globale vævsperfusioner er invasive og diskontinuerlige: arterielle blodtrækninger, serumlaktatkoncentration, central venøs mætning eller iltmætning af halspulsåren. Disse kan være særligt problematiske hos præmature spædbørn, som ofte udvikler iatrogen anæmi på grund af gentagne blodtrækninger, og hvis cerebrale rSO2 er nedsat under arteriel blodtegning48. I tilfælde af lav hjerteproduktion, under ekstrakorporal membran iltning eller når ikke-pulsatile hjerte hjælpe enheder er i brug, NIRS stadig funktioner – i modsætning til puls oximetri – da det ikke kræver pulsatile flow og kan endda selektivt overvåge områder med risiko for hypoxi7,49. rSO2 ændringer i disse regioner kan tjene som tidlige tegn på nedsat hjerteproduktion7. Ved disse funktioner giver NIRS vigtige kliniske oplysninger, som i øjeblikket ikke kan indhentes fra andre målinger af vævsmætning.

Omfanget af at anvende rSO 2-monitorering inden for neonatal og pædiatrisk intensivbehandling vil sandsynligvis blive udvidet i fremtiden. En potentiel anvendelse er overvågning cerebral hæmodynamik efter traumatisk hjerneskade, som allerede er ved at blive undersøgt hos voksne50,51,52,53,54,55. Hos præmature spædbørn, mål-rettet ilt tilskud kan føre til bedre neurodevelopmental resultater ved at reducere cerebral hypoxemia17,18,19. Kombinationen af cerebral NIRS med andre cerebrale biomarkører kan også være lovende. For eksempel kan kombinere amplitude-integreret EEG og NIRS bidrage til at bestemme prognosen i moderat hypoxisk iskæmisk encefalopati56. Mulige yderligere anvendelser for denne kombination omfatter kompromitteret hæmodynamik eller anfald23.

Sammenfattende er NIRS en lovende teknologi med potentiale for endnu bredere anvendelse. Korrekt anvendt og fortolket, rSO2 målinger bidrage til at opdage komplikationer eller forværrede kliniske tilstande på et tidligt stadium og guide terapi i forskellige kliniske indstillinger. Denne protokol giver klinikere værktøjer til at oprette og fortolke rSO2 målinger på forskellige krop steder, og til at fortolke disse resultater.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Vi takker Carole Cürten for sprogredigering. Der blev ikke modtaget støtte til denne video. NB modtog et internt forskningstilskud (IFORES) fra det medicinske fakultet ved Universitetet i 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).

Tags

Medicin NIRS nær-infrarød spektroskopi neonatal pædiatrisk soma sensor cerebral somaa nyre tarm kirurgi intensiv pleje ECMO kardiopulmonal bypass
Sådan administreres nær-infrarød spektroskopi hos kritisk syge nyfødte, spædbørn og børn
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bruns, N., Moosmann, J., Münch, … 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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter