Waiting
Login processing...

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

Medicine

Hoe near-infrared spectroscopie toedienen in ernstig zieke neonaten, zuigelingen en kinderen

doi: 10.3791/61533 Published: August 19, 2020

Summary

Dit protocol is ontworpen om artsen te helpen bij het meten van regionale weefsel oxygenatie op verschillende lichaamsplaatsen bij zuigelingen en kinderen. Het kan worden gebruikt in situaties waar weefsel oxygenatie is potentieel gecompromitteerd, met name tijdens cardiopulmonale bypass, bij het gebruik van niet-pulsatiele cardiale-assist apparaten, en in ernstig zieke neonaten, zuigelingen en kinderen.

Abstract

Near infrared spectroscopie (NIRS) berekent regionale weefseloxyxatie (rSO2) met behulp van de verschillende absorptiespectra van zuurstofhoudende en zuurstofarme hemoglobinemoleculen. Een sonde geplaatst op de huid zendt licht uit dat wordt geabsorbeerd, verspreid en gereflecteerd door het onderliggende weefsel. Detectoren in de sonde voelen de hoeveelheid gereflecteerd licht: dit weerspiegelt de orgaanspecifieke verhouding van zuurstoftoevoer en -consumptie - onafhankelijk van pulsatiele stroom. Moderne apparaten maken de gelijktijdige bewaking op verschillende lichaamslocaties mogelijk. Een stijging of dip in de rSO2 curve visualiseert veranderingen in zuurstof aanbod of vraag voordat vitale functies geven ze. De evolutie van rSO2 waarden ten opzichte van het uitgangspunt is belangrijker voor interpretatie dan zijn absolute waarden.

Een routinematige klinische toepassing van NIRS is het toezicht op somatische en cerebrale oxygenatie tijdens en na een hartoperatie. Het wordt ook toegediend bij te vroeg geboren baby's die risico lopen op necrotiserende enterocolitis, pasgeborenen met hypoxische ischemische encefalopathie en een potentieel risico op verminderde weefsel oxygenatie. In de toekomst kan NIRS steeds vaker worden gebruikt in multimodale neuromonitoring, of worden toegepast om patiënten met andere aandoeningen te monitoren (bijvoorbeeld na reanimatie of traumatisch hersenletsel).

Introduction

Near-infrared spectroscopie (NIRS) meet niet-invasief de regionale weefselzuurstofverzadiging (rSO2) in de hersenen, spieren, nieren, lever of darmen1,2,3,4,5,6,7,8,9. Het wordt toegepast op de intensive care en hartchirurgie om "real-time" zuurstofverbruik en somatische weefselverzadiging te controleren10.

Een sonde op de huid zendt nabij-infrarood licht (700 - 1000 nm)11 uit dat weefsel en bot tot een diepte van ongeveer 1-3 cm doordringt, waardoor het wordt verspreid, geabsorbeerd en gereflecteerd12. Detectoren in de sonde geven de hoeveelheid gereflecteerd licht aan – wat de relatieve hoeveelheid zuurstofarme hemoglobine vertegenwoordigt – en berekenen een numerieke waarde die de regionale zuurstofverzadiging in procent (%)2aangeeft . In tegenstelling tot pulsoximetrie (die systemische zuurstoftoevoer weerspiegelt en pulsatiestroom vereist), weerspiegelt NIRS veneuze zuurstofverzadiging en vereist geen pulsatiele stroom, waardoor het geschikt is voor situaties met een lage doorstroming, zoals cardiopulmonale bypass7.

De rSO2 weerspiegelt de balans tussen zuurstoftoevoer en consumptie in het weefsel – veranderingen in ofwel zichtbaar worden nog voordat veranderingen anders klinisch duidelijk worden. Wijzigingen ten opzichte van de basislijn zijn belangrijker dan de absolute gemeten waarden zelf10,13,14,15,16. Meten rSO2 helpt artsen patiënten te monitoren tijdens hartoperaties, cardiopulmonale bypass en op de intensive care; het kan ook helpen bij het begeleiden van zuurstoftherapie bij te vroeg geboren zuigelingen en het monitoren van nieren, splanchnic en systemische perfusie12,17,18,19,20,21.

NIRS is een veilige, haalbare22,en eenvoudige manier om weefsel oxygenatie continu te controleren. In combinatie met andere cerebrale biomarkers en neuromonitoringtechnieken (bijvoorbeeld continu of amplitude-geïntegreerd EEG) zal NIRS waarschijnlijk een rol spelen in toekomstige (multimodale) monitoring bij neonaten en kinderenvan 23,24. In dit artikel laten we clinici zien hoe ze NIRS-monitoring voor verschillende orgaansystemen kunnen opzetten, uitleggen hoe rSO2-waarden evolueren die overeenkomen met veranderingen in fysiologie en typische resultaten uit verschillende klinische omgevingen presenteren.

Protocol

NIRS wordt uitgevoerd als onderdeel van de klinische routine van het ziekenhuis. Het wordt aanbevolen in pediatrische hartchirurgie interventies binnen het toepassingsgebied van de kwaliteitsborging van het Competence Network for Aangeboren hartafwijkingen (http://www.kompetenznetz-ahf.de), de Pediatric Cardio Anesthetic Working Group en de Duitse Vereniging voor Cardiovasculaire Techniek25. Het protocol volgt de richtlijnen van de ethische commissie voor human research van de instelling. We hebben schriftelijke toestemming verkregen met betrekking tot het filmen en publiceren van het materiaal van beide ouders van elk kind dat in de video verschijnt. Het protocol dat we presenteren komt overeen met de klinische praktijk in het ziekenhuis en is van toepassing op zuigelingen en kinderen van elke leeftijd. Als er speciale zorgen zijn voor een specifieke leeftijdsgroep, geven we dit aan in een nota in het protocol.

1. Voorbereiding

  1. Sluit het NIRS-apparaat aan en schakel het in. Voer de gegevens van de patiënt in volgens de installatie van het apparaat.
  2. Selecteer de juiste sonde op basis van het gewicht van de patiënt en de beoogde gebruiksplaats. Het gewichtsbereik wordt gegeven op de verpakking van de sonde en is afhankelijk van de fabrikant (zie tabel 1 voor een overzicht van de gewichtsbereiken bij gemeenschappelijke fabrikanten).
  3. Zorg ervoor dat de huid van de patiënt schoon en droog is voor een optimale hechting. Droog de huid indien nodig met een uitstrijkje. Wees heel voorzichtig of laat het schoonmaken weg als de huid kwetsbaar is.

2. Plaats de sonde

  1. Na het identificeren van de juiste sonde positie, voorzichtig buigen het midden van de sonde naar de zijkant van de witte cover totdat het begint af te komen. Pel voorzichtig het deksel af zonder het kleverige oppervlak van de sonde aan te raken.
  2. Plaats de sensor op de huid van het midden van de sonde naar de zijkanten. Zorg ervoor dat de randen van de sonde stevig verbonden zijn met de huid. Als de sonde wordt losgekoppeld, worden verkeerde NIRS-waarden verkregen. Ontkoppeling in een heldere omgeving veroorzaakt valse hoge waarden; ontkoppeling in een donkere omgeving veroorzaakt valse lage waarden.
    OPMERKING: Om huidletsels te voorkomen, plaats de sonde niet op een zeer onvolwassen of kwetsbare huid. Als de sonde op een kwetsbare huid moet worden geplaatst, gebruikt u een laag cellofaan tussen de huid en de sonde of laat u het deksel op. Bij het repareren van de sonde moet u geen druk uitoefenen (bijvoorbeeld via een zuigelingenstroomdop of hoofdband) omdat dit de huidperfusie kan aantasten en een foutieve meting kan veroorzaken.

3. Selecteer de sondepositie

  1. Cerebrale: Plaats de NIRS-sonde in het supra-orbitale gebied op het voorhoofd onder de haarlijn om waarden uit de frontale cortex te verkrijgen. Plaats de sonde niet boven het haar, de frontale sinus, de temporele spier, nevi, de superieure sagittale sinus, intracraniële bloedingen of andere afwijkingen, omdat dat de meting kan veranderen en de verkregen waarden geen regionale weefselzuurstof oxygenatie vertegenwoordigen. Plaatsing van twee sondes, een op elk voorhoofd maakt selectieve analyse van beide hemisferen mogelijk als de klinische instelling dit vereist. Naburige sondes zenden en meten afwisselend signalen om interferentie te voorkomen.
    OPMERKING: De rSO2-waarde weerspiegelt alleen de oxygenatiestatus van het weefsel onder de sonde – voor een groot orgaan zoals het brein weerspiegelen verkregen waarden niet de zuurstofstatus van het hele orgaan.
  2. Somatisch: Selecteer een positie boven het interessegebied. Vermijd vetafzettingen, haar en botten. Plaats de sonde niet boven nevi, hematoom en gewonde huid. Onthoud altijd dat de diepte van het NIRS-signaal ongeveer 2,5 cm is - als het orgaan van belang verder van de sonde verwijderd is, kan het niet worden geanalyseerd. Voor nier- of leverflatische NIRS, gebruik echografie om de juiste plaatsing te garanderen.
    1. Nieren: Zoek de nier via dorsale sagittale echo voordat u de sonde plaatst. Zorg ervoor dat de afstand van de huid tot orgaan de maximale diepte van de sonde niet overschrijdt.
      OPMERKING: Het gebruik van echografie kan het minimal-handling principe verstoren (bijvoorbeeld bij zeer vroeg geboren baby's).
    2. Darmen: Plaats de sonde in het gebied van belang (bijvoorbeeld onder de umbilicus of in het rechter- of linker onderste kwadrant).
      OPMERKING: Vrije lucht of vloeistof in de buik kan het meten van het gewenste orgaan weefsel oxygenatie onmogelijk maken.
    3. Lever: Plaats de sonde precies boven de lever. Bevestig indien mogelijk zijn positie door echografie. Om te voorkomen dat het verkeerde orgaan meet, moet u ervoor zorgen dat het leverweefsel onder de sonde minstens zo diep is als het uitgestraalde licht doordringt (1-3 cm, volgens de geselecteerde sonde).
    4. Voet: Plaats de sonde op het plantaire gedeelte van de voet. Het meten van NIRS in het verste deel van het lichaam geeft informatie over perifere perfusie tijdens onderkoeling, bij patiënten met shock of in een situatie waar pulsoximetrie niet werkt.
    5. Spier: Plaats de sonde over de spier van belang.

4.

  1. 1-2 minuten na het plaatsen van de sonde, stel de basislijn door te drukken op de bijbehorende knop op het apparaat. De basislijn weerspiegelt het beginpunt van de meting. De evolutie van weefselperfusie in elk gecontroleerd gebied kan individueel worden waargenomen en geïnterpreteerd door te vertrouwen op de verandering ten opzichte van de basiswaarde.

5. Controleer op problemen met het apparaat of klinische complicaties

  1. Als het apparaat aangeeft dat de slechte opnamekwaliteit of -waarden ongeloofwaardig zijn, bevestig dan dat alle bovengenoemde stappen correct zijn genomen. Vervang indien nodig de sonde en voorversterkerlifer en controleer alle elektrische stekkercontacten.
  2. Controleer op externe lichtbronnen die van invloed kunnen zijn op de sensor en het contact. Bedek de sonde lichtdicht als storende lichtbronnen niet kunnen worden geëlimineerd.
  3. Na het uitsluiten van technische problemen, controleer de patiënt op klinische complicaties.

Representative Results

De gemeten rSO2-waarde vloeit voort uit de verhouding tussen zuurstoftoevoer en verbruik (figuur 1A); verschillende metabolische kenmerken leiden tot iets andere normale waarden, afhankelijk van leeftijd en orgaan (tabel 2). Merk op dat - met uitzondering van de hersenen - wetenschappelijk geëvalueerde referentiewaarden alleen bestaan voor te vroeg geboren baby's en pasgeborenen26,27,28,29,30,31 en de meeste protocolstappen zijn gebaseerd op aanbevelingen van de fabrikanten, persoonlijke ervaring en deskundig advies(tabel 3). Dit is te wijten aan het feit dat de waarden afhankelijk zijn van het gebruikte apparaat en de sensoren en een hoge inter-individuele variabiliteit30,32onthullen . Kritisch lage waarden en kritische veranderingen ten opzichte van de basislijn komen voort uit ervaring en deskundig advies.

Als vraag en aanbod van zuurstof in evenwicht zijn met fysiologische waarden, is weefsel oxygenatie binnen het normale bereik. Veranderingen in de zuurstoftoevoer of het verbruik zorgen ervoor dat de rSO2-waarde daalt of stijgt(figuur 1B,1C). Een typische curve die normale cerebrale en nier-NIRS-waarden onthult, wordt weergegeven in figuur 2 vanaf het begin tot 14:25 uur.

In het volgende geven we voorbeelden om te laten zien hoe veranderingen in onderliggende fysiologische omstandigheden rSO2beïnvloeden. Tijdens hartchirurgie manipuleren artsen de bloedsomloop op een gecontroleerde manier - daarom zijn de effecten op rSO2 gemakkelijk te observeren. Zo zorgt het klemmen van de dalende aorta ervoor dat cerebrale perfusie en de bijbehorende rSO2 stijgt; perfusie van het onderlichaam resulteert in een rSO2-afname (figuur 2). Een andere – niet-chirurgische – oorzaak van een verhoogde cerebrale bloedstroom en verhoogde cerebrale rSO2 is hyperdynamische shock in combinatie met een hoge cardiale output(figuur 3).

Bij koude schok kan een latende nierrSO2 samen met stabiele cerebrale rSO2 het eerste teken zijn; een afname van zowel nier- als cerebrale rSO2 kan later in de cursus23optreden. Gecombineerde cerebrale en nier NIRS kan helpen bij het identificeren van vroege stadia van shock waarbij cerebrale perfusie op een normaal niveau wordt gehouden, maar somatische perfusie is al aangetast23.

Bij het gebruik van twee cerebrale NIRS-sondes moeten waarden van de rechter- en linkerkant vergelijkbaar zijn - dissonantie tussen het rechter- en linkerkanaal NIRS kan worden veroorzaakt door de onvolledige hechting van de NIRS-sensor(figuur 4, rode ster) of wijzen op een complicatie: Tijdens sommige hartoperaties worden de hersenen selectief doordrongen via een halsslagader, waarbij gebruik wordt gemaakt van intracerebrals (de cirkel van Willis) om de tegenovergestelde kant te leveren. Gedurende deze procedure kan dissonantie tussen de twee cerebrale NIRS-kanalen helpen bij het diagnosticeren van een disfunctionele cirkel van Willis(figuur 5).

Een ander voorbeeld van een complicatie ontdekt door NIRS is een ontwrichte vena cava superieure canule tijdens cardiopulmonale bypass leidt tot veneuze stasis en verminderde cerebrale zuurstoftoevoer (Figuur 6). Het gebruik van NIRS kan helpen bij het identificeren van verminderde cerebrale perfusie die anders onopgemerkt zou blijven en leiden tot ernstige hersenschade.

Naast hartchirurgie en hartintensieve zorg kunnen rSO2-metingen ook "standaard" pediatrische intensive care vergemakkelijken – complicaties en veranderingen in de therapie kunnen gepaard gaan met veranderingen in cerebrale rSO2 (figuur 7).

Figure 1
Figuur 1: Balanceren van de verhouding tussen vraag en aanbod van zuurstof.
A) Onder fysiologische omstandigheden zijn de zuurstoftoevoer en het verbruik in evenwicht en is de regionale weefselzuurstof oxygenatie binnen het normale bereik. (B) Een afnemende cerebrale rSO2 is het gevolg van een verhoogd zuurstofverbruik of een verminderde zuurstoftoevoer. Redenen voor lage of afnemende cerebrale NIRS waarden worden geïllustreerd in de figuur. Koorts verhoogt bijvoorbeeld het zuurstofverbruik van cerebrale hersenen met 10-13% per 1 °C-stijging van de lichaamstemperatuur. Cerebrale spasmen kunnen het zuurstofverbruik met maximaal 150-250% verhogen. (C) Een toename van cerebrale rSO2 is het gevolg van een lager zuurstofverbruik of een verhoogde zuurstoftoevoer. Redenen voor hoge of stijgende cerebrale NIRS waarden worden verstrekt in het cijfer. Een cerebrale rSO2 boven 80%, veroorzaakt door een hoge cerebrale bloedstroom na het verlies van cerebrale vasculaire autoregulatie, wordt ook wel "luxe perfusie" genoemd. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: Evolutie van cerebrale en nierrSO2 tijdens klem uit de dalende aorta.
Aanvankelijk is cerebrale (blauwe) rSO2 lager dan nierrSO2 (geel), zoals in fysiologische omstandigheden. Tijdens de klemmende uit de dalende aorta neemt de cerebrale bloedstroom toe terwijl de onderste helft van het lichaam onderbevoorraad is. Zo stijgt cerebrale rSO2 en renal rSO2 druppels. Het rode gebied geeft aan dat de waarden van nierrSO2 kritisch laag zijn omdat ze meer dan 25% onder de basislijn zijn gedaald. Na het verwijderen van de aortakle en het vaststellen van de reconstructie van de aorta en het vaststellen van de normale circulatie, normaliseren beide rSO 2-krommen. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Hyperdynamische schok.
Na aankomst op de intensive care na een hartoperatie en het verwisselen van ademhalingsbuizen, ondervonden we ernstige problemen met mechanische ventilatie (het bereiken van slechts lage getijdenvolumes bij hoge ventilatiedruk als gevolg van een defect filter). De patiënt ontwikkelde hyperdynamische shock en respiratoese met verhoogde centrale veneuze verzadiging van 90% en toenemende cerebrale rSO2 tot 92%. Na het vervangen van het filter, vochtreanimatie en vasopressorbehandeling stabiliseerde de patiënt snel en cerebrale rSO2 genormaliseerd. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Evolutie van NIRS-waarden tijdens onderkoeling en diepe onderkoelde hartstilstand.
Deze figuur illustreert hoe cerebrale en nier-NIRS waarden veranderen onder onderkoeling, aanpassing van cardiopulmonale bypass stroom en in diepe onderkoelde hartstilstand (arteriële schakelaar chirurgie bij een patiënt met omzetting van de grote slagaders en ventriculaire septal defect). De basislijnen rSO2 waarden van de patiënt zijn 59% (links, geel) en 64% (rechts, blauw) voor de hersenen en 32% (groen) voor de linkernier. De bloedtoevoer naar de onderste helft van het lichaam is afhankelijk van de ductus arteriosus. Intraoperatief geïnduceerde onderkoeling vermindert het zuurstofverbruik, wat leidt tot stijgende NIRS-waarden, vooral in de nier. Met stijgende NIRS-waarden hebben we de stroomsnelheid van cardiopulmonale bypass verlaagd. Als gevolg van dalende NIRS-waarden veroorzaakt door een veranderde metabole situatie (bijvoorbeeld als gevolg van onvoldoende diepe anesthesie), werd de stroom opnieuw aangepast. Tijdens diepe onderkoelde hartstilstand, nier-en cerebrale rSO2 viel tot kritisch lage waarden en steeg weer onmiddellijk na het herstellen van fysiologische circulatie. De rode ster met pijlen toont twee dips in de rechter cerebrale NIRS curve als gevolg van onvolledige sonde hechting. Na het voorzichtig opnieuw op de huid te hebben geremd, lopen de waarden weer parallel aan die van de linkerkant. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: Disfunctionele cirkel van Willis tijdens aortaboogchirurgie.
Zodra de hersenen selectief worden geperfundeerd via de rechter halsslagader (rode pijl), neemt de rSO2 gemeten aan de linkerkant (donkerblauw) af omdat de intracerebrale zekerheden via de cirkel van Willis onvoldoende zijn. Na het plaatsen van een extra canule in de linker halsslagader, worden voldoende perfusie van beide hemisferen en zo normale NIRS waarden bereikt. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 6
Figuur 6: Detectie van bovenste vena cava obstructie veroorzaakt door een ontwrichte cardiopulmonale bypass canule.
Kort na het begin van cardiopulmonale bypass (voor het afsluiten van een atrium septum defect), cerebrale NIRS waarden gedaald. Problemen met de problemen toonden aan dat de veneuze cardiopulmonale bypass canule ontwricht was geraakt, wat leidde tot occlusie van de superieure vena cava en belemmerde cerebrale veneuze drainage. Dit veroorzaakte een cerebrale ondervoorraad van zuurstof, die alleen werd gedetecteerd door de lage rSO2-waarde. Na het herpositioneren van de superieure vena cava canule werd de veneuze stroom hersteld en werden NIRS-waarden genormaliseerd. Nr. 6: start cardiopulmonale bypass; Nr. 36 aorta geklemd; Nummer 11 einde van ischemie. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 7
Figuur 7: Veranderingen in cerebrale rSO2 bij een pediatrische patiënt.
Na bijna verdrinking werd deze patiënt op extracorporale membraan oxygenatie gezet. Vanwege zijdeverschillen in arteriële bloedgasanalyses, zetten we een tweede cerebrale NIRS-sensor op zijn plaats (geel). Het einde van spierontspanning(A),verandering van extracorporaal membraan oxygenatiesysteem(B),bloeddrukschommelingen(A, C) en het effect van een hemothorax(C)worden weerspiegeld door veranderingen in de NIRS-curven. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Figure 8
Figuur 8: Het plaatsen van de NIRS-sonde over het haar.
(A)Deze patiënt heeft veel haar op het voorhoofd. (B) De NIRS-sonde werd nog steeds op zijn plaats gezet. (C) Het apparaat geeft aan dat de signaalintensiteit suboptimaal is. (D) De NIRS-curvewaarden en het verloop van de curve volgen de acties tijdens de chirurgische ingreep (reconstructiechirurgie in de anomalie van Ebstein). Houd er rekening mee dat de absolute waarden niet kunnen worden geïnterpreteerd, zelfs als ze normaal lijken. Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.

Fabrikant Apparaat Leeftijdsgroep
Neonaten Zuigelingen/kinderen Volwassen
Casmed Casmed Fore-Sight Elite < 8 kg ≥ 3 kg ≥ 40 kg
Masimo Masimo Masimo Wortel met O3 Oximetrie < 40 kg < 40 kg ≥ 40 kg
Medtronic INVOS 5100C < 5kg 5-40 kg > 40 kg
Medtronic INVOS 7100C - - > 40 kg
Nonin SenSmart Model X-100 < 40 kg < 40 kg > 40 kg

Tabel 1: NIRS-sondes per fabrikant en gewichtsbereik.

Orgel Leeftijdsgroep Geschatte waarden onder fysiologische omstandigheden [%] Kritisch lage waarden Kritisch hoge waarden Kritieke relatieve wijziging in basislijn [%]E
[%] E [%] E
Hersenen Te vroeg geboren baby's 60 – 9026,27,30 < 45. > 90 > 25
Pasgeborenen 60 – 9026,29,E < 45. > 80 > 25
Zuigelingen/kinderen 60 – 8026,E < 45. > 80 > 25
Nieren Te vroeg geboren baby's 70 – 9028,30 < 40 Niet gedefinieerd > 25
Pasgeborenen 80 – 9526,29 < 40 > 25
Zuigelingen/kinderen Niet gedefinieerd, meestal 5-15 % hoger dan cerebrale waarden26,31,E < 40 > 25
Darmen Te vroeg geboren baby's 18 – 8026,30 Niet gedefinieerd Niet gedefinieerd Niet gedefinieerd
Pasgeborenen 55 – 8026,29
Zuigelingen/kinderen Niet gedefinieerd, meestal 5-15 % hoger dan cerebrale waarden26,E
Lever Niet gedefinieerd Niet gedefinieerd Niet gedefinieerd Niet gedefinieerd
Spier Niet gedefinieerd Niet gedefinieerd Niet gedefinieerd Niet gedefinieerd
E Ervaring/deskundig advies
Absolute waarden zijn afhankelijk van het apparaat en de gebruikte sensoren, van de metabolische toestand, en tonen een hoge interindividuele variabiliteit. Ze moeten met de nodige voorzichtigheid worden geïnterpreteerd – bij twijfel is de verandering ten opzichte van de basislijn zinvoller.

Tabel 2: Typische rSO2 waarden per orgaan en leeftijdsgroep.

Stap Niveau van bewijs*
Het reinigen van de huid voor het plaatsen van de NIRS-sonde 5
Gebruik van NIRS bij pasgeborenen, zuigelingen en kinderen van verschillende leeftijden 1-5
Gebruik van twee NIRS sensoren op het voorhoofd 5
Gebruik van echografie om de juiste plaatsing van NIRS-sondes te garanderen 5
Het plaatsen van NIRS sonde in verschillende posities (hersenen, lever, darm, nier, voet, spieren) (1-)2-5
NIRS-waarden interpreteren met betrekking tot referentiewaarden 2-5
* Volgens het Oxford Center of Evidence Based Medicine Evidence Levels: 1 – Systematische beoordelingen van gerandomiseerde gecontroleerde proeven / gerandomiseerde gecontroleerde proeven met een smal betrouwbaarheidsinterval; 2 – Systematische evaluaties van cohortstudies/individuele cohortstudie of gerandomiseerde gecontroleerde proeven van lage kwaliteit; 3 – Systematische evaluatie van case-control studies/individuele case-control studies; 4 – Caseseries en cohort- en case-controlstudies van slechte kwaliteit; 5 – Deskundig advies.

Tabel 3: Bewijsniveaus van de protocolstappen.

Discussion

Dit artikel illustreert hoe cerebrale en somatische NIRS is opgezet bij zuigelingen en kinderen. Cerebrale NIRS wordt gebruikt voor monitoring doeleinden tijdens procedures zoals octrooi ductus arteriosus sluiting, oppervlakteactieve toediening, hartchirurgie en cardiopulmonale bypass; het wordt ook gebruikt om ernstig zieke patiënten op de intensive care te monitoren, necrotiserende enterocolitis bij te vroeg geboren zuigelingen te voorspellen en om de uitkomst te voorspellen na hypoxische ischemische encefalopathie2,5,6,33,34,35,36,37,38,39,40. Verder kan NIRS helpen bij het begeleiden van zuurstoftherapie bij te vroeg geboren baby's17,18,19. Somatische NIRS helpt bij het monitoren van nier-, splanchnic- en systemische perfusie12,20,21 en kan ook waardevol zijn om complicaties op te sporen tijdens of na levertransplantatie8,41,42. Het gelijktijdig gebruik van meerdere sondes (multisite NIRS) vergemakkelijkt de detectie van systemische hypoperfusie23,43.

Om de NIRS-meting nauwkeurig te laten functioneren, is het van cruciaal belang om de juiste sonde en positie te selecteren. Kwetsbare huid kan het gebruik van niet-lijmsondes vereisen (bijvoorbeeld door het deksel te verlaten of een laag cellofaan aan de kleverige kant te bevestigen). De hele sonde moet echter stevig in contact zijn met de huid; anders bieden de sensoren geen betrouwbare waarden(figuur 4 en figuur 8). Een heldere omgeving veroorzaakt valse hoge en donkere omgeving valse lage waarden als de sonde niet stevig is bevestigd aan de huid. In het geval van een slechte opnamekwaliteit (aangegeven door het apparaat) of ongeloofwaardige waarden, begint het oplossen van problemen met het controleren of de bovengenoemde essentiële stappen zijn uitgevoerd. Als het probleem zich aanhoudt, moeten de sonde en voorversterker worden vervangen en moeten alle elektrische stekkercontacten worden gecontroleerd. Externe lichtbronnen die op de sensor werken, kunnen ook onjuiste waarden activeren; het bedekken van de sondes met een licht-ondoordringbare dekking zal dit verhelpen. Als abnormale NIRS-waarden aanhouden, moet de patiënt worden onderzocht om complicaties uit te sluiten. De volgende parameters moeten worden beoordeeld en geoptimaliseerd: arteriële bloeddruk, systemische oxygenatie, pH, hemoglobine, cerebrale zuurstofreingave (wanneer de patiënt cardiopulmonale bypass heeft)44.

Om het standaardgebruik te wijzigen, is er geen limiet aan de mogelijke toepassingen. Het is mogelijk om een NIRS-sonde op elke site van belang te plaatsen, mits de huid intact is. Het afleiden van waarden tegelijkertijd van verschillende sites maakt een grote verscheidenheid aan opstellingen mogelijk volgens elke specifieke klinische of wetenschappelijke vraag. Nirs en multisite NIRS kunnen bijvoorbeeld buiten de kritieke zorg en zelfs tijdens oefening12worden gebruikt.

Ondanks het gebruiksgemak en het gebruiksgemak heeft het meten van rSO2 een aantal beperkingen waarmee rekening moet worden gehouden bij het interpreteren van waarden en curven. De gemeten waarden zijn afhankelijk van het apparaat en de gebruikte sensoren32. Absolute waarden moeten daarom met de nodige voorzichtigheid worden geïnterpreteerd - referentiewaarden kunnen niet gemakkelijk worden overgedragen tussen apparaten en opstellingen32. rSO2 waarden voor andere organen dan de hersenen variëren sterk tussen individuen30. Maar zelfs binnen een opname kunnen waarden tot 6% fluctueren als een sonde wordt losgemaakt en vervolgens opnieuw wordt bevestigd45. Bovendien, NIRS waarden zijn afhankelijk van de metabole toestand van het individu, die wordt gewijzigd door interventies zoals therapeutische onderkoeling en medicatie24.

Veranderingen in weefselgrensvoorwaarden – bijvoorbeeld het binnendringen van bloed of lucht als gevolg van een operatie – leveren ook onjuiste NIRS-waardenop 46. In de eerste levensdagen van prematuren verandert de overgang van meconium naar gewone ontlasting de fecale absorptiespectra en kan de gemeten darmrSO2 waarden47beïnvloeden. Het plaatsen van een NIRS-sonde over ander weefsel dan de beoogde locatie produceert onnauwkeurigheden in absolute waarden, maar kan nog steeds nuttig zijn voor het monitoren van trends7.

Ondanks zijn beperkingen is NIRS een goed middel om de oxygenatie van een specifieke regio niet in realtime te monitoren. Alternatieve methoden voor de beoordeling van de mondiale weefselperfusie zijn invasief en discontinu: arteriële bloedafnames, serumlactaatconcentratie, centrale veneuze verzadiging of zuurstofverzadiging van de halsbol. Deze kunnen bijzonder problematisch zijn bij te vroeg geboren baby's, die vaak iatrogene bloedarmoede ontwikkelen als gevolg van herhaalde bloedafname en waarvan de cerebrale rSO2 wordt aangetast tijdens het tekenen van arteriële bloed48. In geval van een lage cardiale output, tijdens extracorporale membraan oxygenatie of wanneer niet-pulsatiele cardiale ondersteunende apparaten in gebruik zijn, functioneert NIRS nog steeds – in tegenstelling tot pulsoximetrie – omdat het geen pulsatiele stroom vereist en zelfs selectief gebieden kan monitoren waarop risico's lopen op hypoxie7,49. rSO2 veranderingen in deze regio's kunnen dienen als vroege tekenen van verminderde cardiale output7. Door deze kenmerken biedt NIRS essentiële klinische informatie die momenteel niet kan worden verkregen uit andere maatregelen van weefselverzadiging.

De reikwijdte van de toepassing van rSO2 monitoring op neonatale en pediatrische intensive care zal waarschijnlijk in de toekomst worden uitgebreid. Een mogelijke toepassing is het monitoren van cerebrale hemodynamica na traumatisch hersenletsel, dat al wordt onderzocht bij volwassenen50,51,52,53,54,55. Bij prematuren kan een op doel gerichte zuurstofsuppletie leiden tot betere neuroontwikkelingsresultaten door cerebrale hypoxemie17,18,19te verminderen . De combinatie van cerebrale NIRS met andere cerebrale biomarkers kan ook veelbelovend zijn. Bijvoorbeeld, het combineren van amplitude-geïntegreerde EEG en NIRS kan helpen bij het bepalen van de prognose in matige hypoxische ischemische encefalopathie56. Mogelijke verdere toepassingen voor deze combinatie zijn gecompromitteerde hemodynamica of aanvallen23.

Kortom, NIRS is een veelbelovende technologie met het potentieel voor nog bredere toepassing. Correct toegepaste en geïnterpreteerde rSO2-metingen helpen om complicaties of verslechterde klinische aandoeningen in een vroeg stadium op te sporen en begeleiden de therapie in verschillende klinische omgevingen. Dit protocol biedt clinici de tools om rSO2-metingen op verschillende lichaamslocaties op te zetten en te interpreteren en deze resultaten te interpreteren.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

Wij danken Carole Cürten voor het bewerken van taal. Er is geen financiering ontvangen voor deze video. NB ontving een interne onderzoeksbeurs (IFORES) van de medische faculteit van de Universiteit van 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).
Hoe near-infrared spectroscopie toedienen in ernstig zieke neonaten, zuigelingen en kinderen
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

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