Detta protokoll är utformat för att hjälpa kliniker att mäta regional vävnadsyrning på olika kroppsplatser hos spädbarn och barn. Det kan användas i situationer där vävnad syresättning är potentiellt äventyras, särskilt under cardiopulmonary bypass, när du använder icke-pulsatile hjärt-assist enheter, och i kritiskt sjuka nyfödda, spädbarn och barn.
Nära infraröd spektroskopi (NIRS) beräknar regional vävnadsyrning (rSO2) med hjälp av de olika absorptionsspektra av syresatt och deoxygenated hemoglobin molekyler. En sond placerad på huden avger ljus som absorberas, sprids och reflekteras av den underliggande vävnaden. Detektorer i sonden känner av mängden reflekterat ljus: detta återspeglar det organspecifika förhållandet mellan syretillförsel och syreförbrukning – oberoende av pulsatileflöde. Moderna anordningar möjliggör den samtidiga övervakningen på olika kroppsplatser. En ökning eller dopp i rSO2 kurvan visualiserar förändringar i syre tillgång eller efterfrågan innan vitala tecken anger dem. Utvecklingen av rSO2-värden i förhållande till utgångspunkten är viktigare för tolkning än vad som är absoluta värden.
En rutinmässig klinisk tillämpning av NIRS är övervakningen av somatisk och cerebral syresättning under och efter hjärtkirurgi. Det är också administreras i premagi spädbarn i riskzonen för necrotizing enterokolit, nyfödda med hypoxisk ischemisk encefalopati och en potentiell risk för nedsatt vävnad syresättning. I framtiden kan NIRS i allt högre grad användas vid multimodal neuromonitoring, eller tillämpas för att övervaka patienter med andra tillstånd (t.ex. efter återupplivning eller traumatisk hjärnskada).
Nära-infraröd spektroskopi (NIRS) noninvasively mäter den regionala vävnaden syremättnad (rSO2) i hjärnan, muskel, njurar, lever eller tarmar1,2,3,4,5,6,7,8,9. Det appliceras i intensivvård och hjärtkirurgi för att övervaka “realtid” syreförbrukning och somatisk vävnad mättnad10.
En sond på huden avger nära-infrarött ljus (700 – 1000 nm)11 som tränger in i vävnad och ben upp till ett djup av cirka 1-3 cm, och därigenom är utspridda, absorberas och reflekteras12. Detektorer i sonden avkänning mängden reflekterat ljus – som representerar den relativa mängden deoxygenated heemoglobin – och beräkna ett numeriskt värde som indikerar den regionala syresättningsmättnaden i procent (%)2. Till skillnad från pulsoximetri (som återspeglar systemisk syretillförsel och kräver pulsatileflöde), reflekterar NIRS venös syremättnad och kräver inte pulsatileflöde, vilket gör den lämplig för situationer med lågt flöde som cardiopulmonary bypass7.
Den rSO2 återspeglar balansen mellan syretillförsel och konsumtion i vävnaden – förändringar i antingen blir synliga redan innan förändringar blir annars kliniskt uppenbara. Ändringar i förhållande till baslinjen är viktigare än de absoluta uppmättavärdena själva 10,13,14,15,16. Mätning av rSO2 hjälper kliniker övervaka patienter under hjärtkirurgi, cardiopulmonary bypass, och i intensivvårdsavdelningen; det kan också bistå i vägledande syrebehandling hos prematura spädbarn och övervaka njure, splanchnic, och systemisk perfusion12,17,18,19,20,21.
NIRS är en säker, genomförbar22, och enkelt sätt att övervaka vävnad syresättning kontinuerligt. Kombinerat med andra cerebrala biomarkörer och neuromonitoring tekniker (t.ex., kontinuerlig eller amplitud-integrerad EEG), NIRS kommer sannolikt att spela en roll i framtiden (multimodal) övervakning hos nyfödda ochbarn 23,24. I den här artikeln visar vi kliniker hur man ställer in NIRS-övervakning för olika organsystem, förklarar hur rSO2-värden utvecklas motsvarande förändringar i fysiologi, och presentera typiska resultat från olika kliniska inställningar.
Denna artikel illustrerar hur cerebral och somatisk NIRS är inställd i spädbarn och barn. Cerebral NIRS används för övervakningsändamål under förfaranden som patent ductus arteriosus stängning, ytaktivt administration, hjärtkirurgi och cardiopulmonary bypass; det används också för att övervaka kritiskt sjuka patienter i intensivvård, att förutsäga necrotizing enterocolitis i premaura spädbarn, och att förutsäga resultatet efter hypoxisk ischemisk encefalopati2,5,6,33,34,35,36,37,38,39,40. Vidare kan NIRS bistå vid guidning av syrgasbehandling hos prematura spädbarn17,18,19. Somatiska NIRS hjälper till att övervaka njure, splanchnic, och systemisk perfusion12,20,21 och kan också vara värdefulla för att upptäcka komplikationer under eller efter levertransplantation8,41,42. Samtidig användning av flera prober (multisite NIRS) underlättar detektering av systemisk hypoperfusion23,43.
För att NIRS-mätningen ska fungera exakt är det avgörande att välja lämplig sond och placering. Sårbar hud kan kräva användning av icke-självhäftande sonder (till exempel genom att lämna locket eller fästa ett lager av cellofan på den klibbiga sidan). Hela sonden måste dock vara i fast kontakt med huden; annars kommer sensorerna inte att ge tillförlitliga värden (bild 4 och figur 8). En ljus miljö orsakar falska höga och mörka miljö falska låga värden om sonden inte är fast fäst vid huden. Vid dålig inspelningskvalitet (anges av enheten) eller osannolika värden, påbörjas felsökningen genom att kontrollera om de ovan nämnda väsentliga stegen har utförts. Om problemet kvarstår ska sonden och förförstärkaren bytas ut och alla elektriska kontaktkontakter kontrolleras. Externa ljuskällor som verkar på sensorn kan också utlösa felaktiga värden; som täcker sonderna med ett ljus-ogenomträngligt lock kommer att avhjälpa detta. Om onormala NIRS-värden kvarstår måste patienten undersökas för att utesluta komplikationer. Följande parametrar bör bedömas och optimeras: arteriellt blodtryck, systemisk syresättning, pH, hemoglobin, hjärnsyresvretur (när patienten är på kardiopulmonell bypass)44.
För att ändra standardanvändningen finns det ingen gräns för de möjliga programmen. Det är möjligt att placera en NIRS-sond på någon plats av intresse förutsatt att huden är intakt. Härleda värden samtidigt från flera platser möjliggör en stor variation av uppställningar enligt varje specifik klinisk eller vetenskaplig fråga. Till exempel kan NIRS och multisite NIRS användas utanför kritisk vård och även under övning12.
Trots sin användarvänlighet och användning, har mätning av rSO2 vissa begränsningar som måste beaktas vid tolkning av värden och kurvor. Vilka värden som mäts beror på vilken anordning och vilka sensorer somanvänds 32. Absoluta värden bör därför tolkas med försiktighet – referensvärden kan inte överföras enkelt mellan enheter och uppställningar32. rSO2 värden för andra organ än hjärnan varierar kraftigt mellan individer30. Men även inom en inspelning kan värdena fluktuera med upp till 6% om en sond lossnar och sedan återfästs45. Dessutom, NIRS värden beror på individens metaboliska tillstånd, som ändras av insatser såsom terapeutisk hypotermi och medicinering24.
Förändringar i vävnadsgränsförhållanden – till exempel inträde av blod eller luft på grund av kirurgi – ger också felaktiga NIRS-värden46. I prematura spädbarns första dagar i livet, övergången från mekonium till vanlig avföring förändrar fekal absorptionsspektra och kan påverka de uppmätta intestinala rSO2-värdena 47. Att placera en NIRS-sond över annan vävnad än den avsedda platsen ger felaktigheter i absoluta värden, men kan ändå vara till hjälp för övervakning av trender7.
Trots sina begränsningar är NIRS ett bra medel för noninvasively och kontinuerligt övervaka syresättning av en specifik region i realtid. Alternativa metoder för bedömning av global vävnadsperfusion är invasiva och diskontinuerliga: arteriell blodteckningar, serumlaktatkoncentration, central venös mättnad eller syremättnad i halspulsådern. Dessa kan vara särskilt problematiska hos prematura spädbarn, som ofta utvecklar iatrogen anemi på grund av upprepade bloddrag och vars cerebrala rSO2 är nedsatt under arteriell blod ritning48. I fall av låg hjärtminutvolym, under extrakorporeal membran syresättning eller när icke-pulsatile hjärtassistans enheter är i bruk, NIRS fortfarande funktioner – i motsats till pulsoximetri – eftersom det inte kräver pulsatile flöde och kan även selektivt övervaka områden med risk för hypoxi7,49. rSO2 förändringar i dessa regioner kan tjäna som tidiga tecken på minskad hjärtminutvolym7. Genom dessa funktioner, NIRS ger väsentliga klinisk information som för närvarande inte kan erhållas från andra åtgärder av vävnad mättnad.
Omfattningen av tillämpning av rSO2 övervakning i neonatal och pediatrisk intensivvård kommer sannolikt att expandera i framtiden. En potentiell applikation är övervakning av cerebral hemodynamik efter traumatisk hjärnskada, som redan utreds hos vuxna50,51,52,53,54,55. Hos prematura spädbarn kan mål-riktad syre tillskott leda till bättre neurodevelopmental resultat genom att minska cerebral hypoxemia17,18,19. Kombinationen av cerebrala NIRS med andra cerebral biomarkörer kan också vara lovande. Till exempel, kombinera amplitud-integrerade EEG och NIRS kan bidra till att fastställa prognos i måttlig hypoxisk ischemisk encefalopati56. Möjliga ytterligare tillämpningar för denna kombination inkluderar komprometterad hemodynamik eller beslag23.
Sammanfattningsvis är NIRS en lovande teknik med potential för ännu bredare tillämpning. Korrekt tillämpas och tolkas, rSO2 mätningar bidra till att upptäcka komplikationer eller försämrade kliniska tillstånd i ett tidigt skede och guide terapi i olika kliniska inställningar. Detta protokoll ger kliniker med verktyg för att ställa in och tolka rSO2 mätningar på olika organ platser, och att tolka dessa resultat.
The authors have nothing to disclose.
Vi tackar Carole Cürten för språkredigering. Ingen finansiering mottogs för den här videon. NB fick ett internt forskningsanknytande (IFORES) från den medicinska fakulteten vid universitetet i Duisburg-Essen.
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 |