Waiting
Login processing...

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

Medicine

Comment administrer la spectroscopie proche infrarouge chez les nouveau-nés, les nourrissons et les enfants gravement malades

doi: 10.3791/61533 Published: August 19, 2020

Summary

Ce protocole est conçu pour aider les cliniciens à mesurer l’oxygénation régionale des tissus à différents sites du corps chez les nourrissons et les enfants. Il peut être utilisé dans les situations où l’oxygénation des tissus est potentiellement compromise, en particulier pendant le pontage cardiopulmonaire, lors de l’utilisation de dispositifs d’assistance cardiaque non pulsatile, et dans les nouveau-nés gravement malades, les nourrissons et les enfants.

Abstract

La spectroscopie proche infrarouge (NIRS) calcule l’oxygénation régionale des tissus (rSO2)à l’aide des différents spectres d’absorption des molécules d’hémoglobine oxygénées et désoxygénées. Une sonde placée sur la peau émet de la lumière qui est absorbée, dispersée et réfléchie par le tissu sous-jacent. Les détecteurs dans la sonde détectent la quantité de lumière réfléchie : cela reflète le rapport organe-spécifique de l’approvisionnement et de la consommation d’oxygène - indépendamment du flux pulsatile. Les appareils modernes permettent la surveillance simultanée sur différents sites du corps. Une hausse ou une baisse de la courbe rSO2 visualise les changements dans l’offre ou la demande d’oxygène avant que les signes vitaux ne les indiquent. L’évolution des valeurs rSO2 par rapport au point de départ est plus importante pour l’interprétation que ne le sont les valeurs absolues.

Une application clinique courante du NIRS est la surveillance de l’oxygénation somatique et cérébrale pendant et après la chirurgie cardiaque. Il est également administré chez les nouveau-nés prématurés à risque d’entérocolite nécrosante, les nouveau-nés atteints d’encéphalopathie ischémique hypoxique et un risque potentiel d’oxygénation altérée des tissus. À l’avenir, le NIRS pourrait être de plus en plus utilisé dans la neurosurveillance multimodale ou appliqué pour surveiller les patients atteints d’autres affections (p. ex., après la réanimation ou les lésions cérébrales traumatiques).

Introduction

La spectroscopie proche infrarouge (NIRS) mesure non invasivement la saturation régionale en oxygène tissulaire (rSO2)dans le cerveau, le muscle, les reins, le foie ou les intestins1,2,3,4,5,6,7,8,9. Il est appliqué en soins intensifs et en chirurgie cardiaque pour surveiller la consommation d’oxygène « en temps réel » et la saturation somatique destissus 10.

Une sonde sur la peau émet une lumière proche infrarouge (700 - 1000 nm)11 qui pénètre dans les tissus et les os jusqu’à une profondeur d’environ 1-3 cm, étant ainsi dispersés, absorbés et réfléchis12. Les détecteurs dans le sens de sonde la quantité de lumière réfléchie - représentant la quantité relative d’hémoglobine désoxygénée - et calculent une valeur numérique qui indique la saturation régionale d’oxygénation en pourcentage (%)2. Contrairement à l’oximétrie des impulsions (qui reflète l’approvisionnement systémique en oxygène et nécessite un débit pulsatile), nirs reflète la saturation en oxygène veineux et ne nécessite pas de flux pulsatile, ce qui le rend adapté à des situations à faible débit tels que la déviation cardiopulmonaire7.

Le rSO2 reflète l’équilibre entre l’approvisionnement en oxygène et la consommation dans le tissu – les changements dans l’un ou l’autre deviennent visibles avant même que les altérations deviennent autrement médicalement évidentes. Les changements par rapport à la ligne de base sont plus importants que les valeurs mesuréesabsolues elles-mêmes 10,13,14,15,16. La mesure de l’OSR2 aide les cliniciens à surveiller les patients pendant la chirurgie cardiaque, le pontage cardiopulmonaire et l’unité de soins intensifs; il peut également aider à guider l’oxygénothérapie chez les nouveau-nés prématurés et surveiller la perfusion rénale, splanchnique etsystémique 12,17,18,19,20,21.

NIRS est un moyen sûr, faisable22, et simple de surveiller l’oxygénation des tissus en permanence. Combiné à d’autres biomarqueurs cérébraux et techniques de neurosurveillance (p. ex., EEG continu ou intégré à l’amplitude), le NIRS jouera probablement un rôle dans la surveillance future (multimodale) chez les nouveau-nés et lesenfants de 23à24 ans. Dans cet article, nous montrons aux cliniciens comment mettre en place la surveillance nirs pour différents systèmes d’organes, expliquer comment les valeurs rSO2 évoluent correspondant aux changements de la physiologie, et présentons les résultats typiques de différents paramètres cliniques.

Protocol

Le NIRS est effectué dans le cadre de la routine clinique de l’hôpital. Il est recommandé dans les interventions pédiatriques de chirurgie cardiaque dans le cadre de l’assurance de la qualité du Réseau de compétence pour les malformations cardiaques congénitales (http://www.kompetenznetz-ahf.de), le Groupe de travail sur l’anesthésie cardio pédiatrique et la Société allemanded’ingénierie cardiovasculaire 25. Le protocole suit les lignes directrices du comité d’éthique de la recherche humaine de l’institution. Nous avons obtenu un consentement éclairé écrit concernant le tournage et la publication du matériel des deux parents de chaque enfant apparaissant dans la vidéo. Le protocole que nous présentons correspond à la pratique clinique à l’hôpital et s’applique aux nourrissons et aux enfants de tout âge. S’il y a des préoccupations particulières pour un groupe d’âge particulier, nous l’indiquons dans une note du protocole.

1. Préparation

  1. Branchez-vous et allumez l’appareil NIRS. Entrez les données du patient en fonction de la configuration de l’appareil.
  2. Sélectionnez la sonde appropriée en fonction du poids du patient et du lieu d’utilisation prévu. La plage de poids est donnée sur l’emballage de la sonde et dépend du fabricant (voir le tableau 1 pour une vue d’ensemble des gammes de poids chez les fabricants communs).
  3. Assurez-vous que la peau du patient est propre et sèche pour une adhérence optimale. Séchez la peau avec un écouvillon si nécessaire. Soyez très prudent ou omettez le nettoyage si la peau est vulnérable.

2. Placez la sonde

  1. Après avoir identifié la bonne position de la sonde, pliez soigneusement le centre de la sonde vers le côté de la couverture blanche jusqu’à ce qu’elle commence à se décoller. Peler doucement le couvercle sans toucher la surface collante de la sonde.
  2. Placez le capteur sur la peau du centre de la sonde sur les côtés. Assurez-vous que les bords de la sonde sont fermement reliés à la peau. Si la sonde se déconnecte, de mauvaises valeurs NIRS seront obtenues. La déconnexion dans un environnement lumineux provoque de fausses valeurs élevées; la déconnexion dans un environnement sombre provoque de fausses valeurs faibles.
    REMARQUE : Pour éviter les lésions cutanées, ne placez pas la sonde sur une peau très immature ou vulnérable. Si la sonde doit être placée sur la peau vulnérable, utilisez une couche de cellophane entre la peau et la sonde, ou laissez le couvercle. Lors de la fixation de la sonde, évitez de mettre la pression sur elle (par exemple, par l’intermédiaire d’un bouchon d’écoulement pour nourrissons ou bandeau) car cela peut nuire à la perfusion de la peau et provoquer une mesure erronée.

3. Sélectionnez la position de la sonde

  1. Cérébral : Placez la sonde NIRS dans la région supraorbitale sur le front sous la ligne des cheveux pour obtenir des valeurs du cortex frontal. Ne placez pas la sonde au-dessus des cheveux, du sinus frontal, du muscle temporel, du nevi, du sinus sagittal supérieur, des hémorragies intracrâniens ou d’autres anomalies, car cela peut modifier la mesure et les valeurs obtenues ne représenteront pas l’oxygénation régionale des tissus. Le placement de deux sondes, une sur chaque front permet une analyse sélective des deux hémisphères si le cadre clinique l’exige. Les sondes voisines émettent et mesurent les signaux alternativement pour éviter les interférences.
    REMARQUE : La valeur rSO2 ne reflète que l’état d’oxygénation du tissu sous la sonde – pour un gros organe comme le cerveau, les valeurs obtenues ne reflètent pas l’état d’oxygénation de l’organe entier.
  2. Somatic : Sélectionnez une position au-dessus de la région d’intérêt. Évitez les dépôts de graisse, les cheveux et les os. Ne placez pas la sonde au-dessus du nevi, de l’hématome et de la peau blessée. Rappelez-vous toujours que la profondeur du signal NIRS est d’environ 2,5 cm - si l’organe d’intérêt est plus éloigné de la sonde, il ne peut pas être analysé. Pour les NIRS rénaux ou hépatiques, utilisez l’échographie pour assurer un placement correct.
    1. Reins: Localiser le rein par échographie sagittale dorsale avant de placer la sonde. Assurez-vous que la distance peau-organe ne dépasse pas la profondeur maximale de la sonde.
      REMARQUE : L’utilisation de l’échographie peut interférer avec le principe de la manipulation minimale (p. ex., chez les nourrissons très prématurés).
    2. Intestins : Placez la sonde dans la région d’intérêt (p. ex., sous l’ombilicus ou dans le quadrant inférieur droit ou gauche).
      REMARQUE : L’air libre ou le liquide dans l’abdomen peut rendre impossible la mesure de l’oxygénation tissulaire de l’organe désiré.
    3. Foie: Placez la sonde exactement au-dessus du foie. Si possible, confirmez sa position par ultrasons. Pour éviter de mesurer le mauvais organe, assurez-vous que le tissu hépatique sous la sonde est au moins aussi profond que la lumière émise pénètre (1-3 cm, selon la sonde sélectionnée).
    4. Pied : Placez la sonde sur la partie plantaire du pied. La mesure du NIRS dans la partie la plus éloignée du corps donne des informations sur la perfusion périphérique pendant l’hypothermie, chez les patients en état de choc ou dans toute situation où l’oximétrie des impulsions ne fonctionne pas.
    5. Muscle: Placez la sonde sur le muscle d’intérêt.

4. Définir la ligne de base

  1. 1-2 minutes après avoir placé la sonde, réglez la ligne de base en appuyant sur le bouton correspondant sur l’appareil. La ligne de base reflète le point de départ de la mesure. L’évolution de la perfusion tissulaire dans chaque zone surveillée peut être observée et interprétée individuellement en s’appuyant sur le changement par rapport à la valeur de référence.

5. Vérifiez s’il y a des problèmes avec l’appareil ou des complications cliniques

  1. Si l’appareil indique que la mauvaise qualité ou les valeurs d’enregistrement sont invraisemblables, confirmez que toutes les mesures susmentionnées ont été prises correctement. Si nécessaire, remplacez la sonde et le préamplif, et vérifiez tous les contacts de prise électrique.
  2. Vérifiez s’il y a des sources de lumière externes qui pourraient affecter le capteur et le contact. Couvrez la sonde étanche à la lumière si des sources lumineuses inquiétantes ne peuvent pas être éliminées.
  3. Après avoir exclu des problèmes techniques, vérifiez le patient pour des complications cliniques.

Representative Results

La valeur mesurée de l’OSR2 résulte du rapport entre l’approvisionnement en oxygène et la consommation(figure 1A); différentes caractéristiques métaboliques conduisent à des valeurs normales légèrement différentes selon l’âge et l’organe( tableau 2). Notez que - à l’exception du cerveau - les valeurs de référence scientifiquement évaluées n’existent que pour lesnouveau-nés prématurés et les nouveau-nés 26,27,28,29,30,31 etla plupart des étapes du protocole reposent sur les recommandations des fabricants, leur expérience personnelle et leur opinion d’expert ( tableau3). Cela est dû au fait que les valeurs dépendent de l’appareil et des capteurs utilisés et révèlent une grande variabilitéinter-individuelle 30,32. Les valeurs extrêmement faibles et les changements critiques par rapport à la ligne de base proviennent de l’expérience et de l’opinion d’experts.

Si l’offre et la demande d’oxygène sont équilibrées à des valeurs physiologiques, l’oxygénation des tissus se trouve dans une fourchette normale. Les changements dans l’approvisionnement ou la consommation d’oxygène fontchuter ou augmenter la valeur du rSO 2(figure 1B,1C). Une courbe typique révélant les valeurs normales du NIRS cérébral et rénal est affichée dans la figure 2 du début jusqu’à 14 h 25.

Dans ce qui suit, nous fournissons des exemples pour montrer comment les changements dans les conditions physiologiques sous-jacentes affectent rSO2. Pendant la chirurgie cardiaque, les médecins manipulent la circulation d’une manière contrôlée - donc les effets sur rSO2 sont faciles à observer. Par exemple, le clampage de l’aorte descendante provoque une perfusion cérébrale et l’augmentation correspondante du rSO2; la perfusion du bas du corps entraîne une diminution de l’OSR2 (figure 2). Une autre cause – non chirurgicale - de l’augmentation du flux sanguin cérébral et de l’augmentation du rSOcérébral 2 est le choc hyperdynamique en conjonction avec un rendement cardiaque élevé (figure 3).

En cas de choc froid, une chute rénale rSO2 avec rSO2 cérébrale stable peut être le premier signe; une diminution du rSO2 rénal et cérébral peut se produire plus tard dans le cours23. Le NIRS cérébral et rénal combiné peut aider à identifier les premiers stades du choc dans lesquels la perfusion cérébrale est maintenue à un niveau normal, mais la perfusion somatique est déjàaltérée 23.

Lors de l’utilisation de deux sondes NIRS cérébrales, les valeurs des côtés droit et gauche devraient être similaires - la dissonance entre le canal droit et gauche NIRS peut être causée par l’adhérence incomplète du capteur NIRS(figure 4, étoile rouge) ou indiquer une complication: Lors de certaines chirurgies cardiaques, le cerveau est perfusé sélectivement via une artère carotide, en utilisant des collatéraux intracerbraux (le cercle de Willis) pour fournir le côté opposé. Tout au long de cette procédure, la dissonance entre les deux canaux cérébraux NIRS peut aider à diagnostiquer un cercle dysfonctionnel de Willis (Figure 5).

Un autre exemple d’une complication découverte par NIRS est une canule supérieure de cava de vena disloquée pendant le contournement cardiopulmonaire menant à la stase veineuse et à l’approvisionnement cérébral abaissé d’oxygène (figure 6). L’utilisation du NIRS peut aider à identifier la perfusion cérébrale altérée qui autrement resterait non détectée et entraînerait des dommages graves de cerveau.

Outre la chirurgie cardiaque et les soins intensifs cardiaques, les mesures de l’OSR2 peuvent également faciliter les soins intensifs pédiatriques « standard » – les complications et les changements thérapeutique peuvent s’accompagner de changements dansl’OSR cérébrale 2 (figure 7).

Figure 1
Figure 1 : Équilibrer le rapport entre l’offre et la demande d’oxygène.
(A) Dans des conditions physiologiques, l’approvisionnement et la consommation d’oxygène sont équilibrés, et l’oxygénation régionale des tissus est dans une fourchette normale. (B) Une diminution du rSO cérébral 2 résultesoit d’une consommation accrue d’oxygène, soit d’une diminution de l’approvisionnement en oxygène. Les raisons de faibles ou décroissantes valeurs cérébrales NIRS sont illustrées dans la figure. Par exemple, la fièvre augmente la consommation d’oxygène cérébral de 10 à 13 % par augmentation de 1 °C de la température corporelle. Les spasmes cérébraux peuvent augmenter la consommation d’oxygène jusqu’à 150-250%. (C) Une augmentation de l’OSR cérébrale 2 résulted’une consommation réduite d’oxygène ou d’une augmentation de l’approvisionnement en oxygène. Les raisons de la hausse ou de la hausse des valeurs cérébrales nirs sont fournies dans la figure. Un rSOcérébral 2 au-dessus de 80%, provoqué par le flux sanguin cérébral élevé après la perte de l’autorégulation vasculaire cérébrale, est également appelé « perfusion de luxe ». S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Evolution du rSO cérébral et rénal2 pendant la pince hors de l’aorte descendante.
Initialement, le rSO2 cérébral (bleu) est inférieur au rSO2 rénal (jaune), comme dans des conditions physiologiques. Pendant la clamp-out de l’aorte descendante, le flux sanguin cérébral augmente tandis que la moitié inférieure du corps est sous-approvisionnée. Ainsi, le rSOcérébral 2 monte et rSO rénal2 baisse. La zone rouge indique que les valeurs rénales de l’OSR2 sont extrêmement faibles parce qu’elles ont diminué de plus de 25 % par rapport à la ligne de base. Après avoir enlevé la pince aortique et établi la reconstruction de l’aorte et établi la circulation normale, les deux courbes rSO2 normalisent. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Choc hyperdynamique.
Après être arrivés à l’unité de soins intensifs après une chirurgie cardiaque et avoir changé de tube respiratoire, nous avons éprouvé de graves problèmes de ventilation mécanique (atteignant seulement de faibles volumes de marée à des pressions de ventilation élevées dues à un filtre défectueux). Le patient a développé le choc hyperdynamique et l’acidose respiratoire avec la saturation veineuse centrale accrue de 90% et augmentant le rSOcérébral 2 jusqu’à 92%. Après avoir changé le filtre, la réanimation fluide, et le traitement de vasopressor, le patient s’est stabilisé rapidement et le rSOcérébral 2 normalisé. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Évolution des valeurs du NIRS pendant l’hypothermie et l’arrêt cardiaque hypothermique profond.
Ce chiffre illustre comment les valeurs cérébrales et rénales de NIRS changent sous hypothermie, ajustement du flux cardiopulmonaire de déviation et en arrêt cardiaque hypothermique profond (chirurgie artérielle d’interrupteur dans un patient présentant la transposition des grandes artères et le défaut septal ventriculaire). Les valeurs rSO2 de base du patient sont 59% (gauche, jaune) et 64% (droite, bleu) pour le cerveau et 32% (vert) pour le rein gauche. L’approvisionnement en sang de la moitié inférieure du corps dépend de l’artériosus ductus. L’hypothermie induite par voie peropératoire réduit la consommation d’oxygène, ce qui entraîne une hausse des valeurs du NIRS, en particulier dans le rein. Avec l’augmentation des valeurs NIRS, nous avons réduit le taux d’écoulement de la déviation cardiopulmonaire. En raison de la baisse des valeurs nirs causée par une situation métabolique altérée (par exemple, en raison d’une anesthésie insuffisamment profonde), le flux a été ajusté à nouveau. Pendant l’arrêt cardiaque hypothermique profond, le rSO2 rénal et cérébral est tombé aux valeurs critiquement basses et a augmenté encore immédiatement après avoir rétabli la circulation physiologique. L’étoile rouge avec des flèches montre deux immersions dans la courbe cérébrale droite nirs en raison de l’adhérence incomplète de la sonde. Après avoir doucement remolding le capteur sur la peau, les valeurs fonctionnent à nouveau parallèlement à la gauche. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5
Figure 5 : Cercle dysfonctionnel de Willis pendant la chirurgie aortique d’arc.
Dès que le cerveau est perfusé sélectivement via l’artère carotide droite (flèche rouge), le rSO2 mesuré sur le côté gauche (bleu foncé) diminue parce que les garanties intracerbraux via le cercle de Willis sont insuffisants. Après avoir placé une canule supplémentaire dans l’artère carotide gauche, la perfusion suffisante des deux hémisphères et donc les valeurs normales de NIRS sont atteintes. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 6
Figure 6 : Détection de l’obstruction supérieure de cava de vena provoquée par une canule cardiopulmonaire disloquée de déviation.
Peu de temps après le début de la déviation cardiopulmonaire (pour la fermeture d’un défaut septal atrial), les valeurs cérébrales de NIRS ont chuté. Le dépannage a prouvé que la canule cardiopulmonaire veineuse de déviation était devenue disloquée, menant à l’occlusion du cava supérieur de vena et au drainage veineux cérébral obstrué. Ceci a causé un sous-approvisionnement cérébral d’oxygène, qui a été seulement détecté par la valeur basse de rSO2. Après repositionnement de la canule supérieure de cava de vena, le flux veineux a été restauré et les valeurs de NIRS normalisées. No 6 : commencer la dérivation cardiopulmonaire; No 36 aorte serrée; N ° 11 fin de l’ischémie. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 7
Figure 7 : Changements dans le rSO2 cérébral chez un patient pédiatrique.
Après presque la noyade, ce patient a été mis sur l’oxygénation extracorporeal de membrane. En raison de différences latérales dans les analyses artérielles de gaz sanguin, nous avons mis en place un deuxième capteur NIRS cérébral (jaune). La fin de la relaxation musculaire (A), le changement du système d’oxygénation de la membrane extracorporelle (B), les fluctuations de la pression artérielle (A, C), et l’effet d’un hémothorax (C) sont reflétés par des changements dans les courbes NIRS. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 8
Figure 8 : Placer la sonde NIRS au-dessus des cheveux.
(A) Ce patient a beaucoup de cheveux sur le front. (B) La sonde NIRS a encore été mise en place. (C) L’appareil indique que l’intensité du signal est sous-optimale. (D) Les valeurs de courbe nirs et le cours de la courbe suivent les actions pendant l’intervention chirurgicale (chirurgie de reconstruction dans l’anomalie d’Ebstein). Veuillez noter que les valeurs absolues ne peuvent pas être interprétées, même si elles semblent normales. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Fabricant Appareil Groupe d’âge
Nouveau-nés Nourrissons/enfants Adulte
Casmed ( Casmed ) Élite fore-sight < 8 kg ≥ 3 kg ≥ 40 kg
Masimo Masimo Racine avec oximétrie O3 < 40 kg < 40 kg ≥ 40 kg
Medtronic INVOS 5100C < 5kg 5-40 kg > 40 kg
Medtronic INVOS 7100C - - > 40 kg
Nonin (Nonin) Modèle SenSmart X-100 < 40 kg < 40 kg > 40 kg

Tableau 1 : Sondes NIRS par fabricant et plage de poids.

Organe Groupe d’âge Valeurs approximatives dans des conditions physiologiques [%] Valeurs extrêmement faibles Valeurs extrêmement élevées Changement relatif critique à la ligne de base [%]E
[%] E (e) [%] E (e)
Cerveau Nouveau-nés prématurés 60 à 9026 27,30 < 45 > 90 > 25
Nouveau-nés 60 - 9026,29,E < 45 > 80 > 25
Nourrissons/enfants 60 - 8026,E < 45 > 80 > 25
Reins Nouveau-nés prématurés 70 à 9028,30 < 40 Non défini > 25
Nouveau-nés 80 à 9526,29 < 40 > 25
Nourrissons/enfants Non défini, ont tendance à être 5-15 % plus élevé que les valeurscérébrales 26,31,E < 40 > 25
Intestins Nouveau-nés prématurés 18 à 8026,30 Non défini Non défini Non défini
Nouveau-nés 55 à 8026,29
Nourrissons/enfants Non défini, ont tendance à être 5-15 % plus élevé que les valeurscérébrales 26,E
Foie Non défini Non défini Non défini Non défini
Muscle Non défini Non défini Non défini Non défini
E (e) Expérience/avis d’expert
Les valeurs absolues dépendent de l’appareil et des capteurs utilisés, de l’état métabolique, et montrent une grande variabilité interindividuelle. Ils doivent être interprétés avec prudence – en cas de doute, le changement par rapport à la ligne de base est plus significatif.

Tableau 2 : Valeurs typiques de l’OSR2 selon les organes et le groupe d’âge.

Étape Niveau de preuve*
Nettoyage de la peau avant de placer la sonde NIRS 5
Utilisation du NIRS chez les nouveau-nés, les nourrissons et les enfants d’âges différents 1-5
Utilisation de deux capteurs NIRS sur le front 5
Utilisation de l’échographie pour assurer le placement correct des sondes NIRS 5
Placer la sonde NIRS dans différentes positions (cerveau, foie, intestin, rein, pied, muscles) (1-)2-5
Interprétation des valeurs du NIRS en ce qui concerne les valeurs de référence 2-5
*Selon l’Oxford Center of Evidence Based Medicine Evidence Levels: 1 – Examens systématiques des essais contrôlés randomisés/essais contrôlés randomisés avec un intervalle de confiance étroit; 2 – Examens systématiques d’études de cohortes ou d’études de cohortes individuelles ou d’essais contrôlés randomisés de mauvaise qualité; 3 – Examen systématique des études cas-contrôle/études cas-contrôle individuelles; 4 – Séries de cas et études de cohorte et de cas de mauvaise qualité; 5 – Avis d’expert.

Tableau 3 : Niveaux de preuve des étapes du protocole.

Discussion

Cet article illustre comment le NIRS cérébral et somatique est mis en place chez les nourrissons et les enfants. Le NIRS cérébral est employé à des fins de surveillance pendant des procédures telles que la fermeture d’artériosus de ductus de brevet, l’administration de surfactant, la chirurgie cardiaque et le contournement cardiopulmonaire ; il est également utilisé pour surveiller les patients gravement malades en soins intensifs, pour prédire l’entérocolite nécrosante chez les nouveau-nés prématurés, et pour prédire les résultats après l’encéphalopathie ischémique hypoxique2,5,6,33,34,35,36,37,38,39,40. De plus, nirs peut aider à guider l’oxygénothérapie chez lesnouveau-nés prématurés 17,18,19. Somatic NIRS aide à surveiller la perfusion rénale, splanchnique et systémique12,20,21 etpeut également être utile pour détecter les complications pendant ou après la transplantation hépatique8,41,42. L’utilisation simultanée de sondes multiples (multisite NIRS) facilite la détection de l’hypoperfusionsystémique 23,43.

Pour que la mesure NIRS fonctionne avec précision, il est crucial de choisir la sonde et la position appropriées. La peau vulnérable peut nécessiter l’utilisation de sondes non adhésives (par exemple en laissant le couvercle ou en attachant une couche de cellophane au côté collant). Cependant, toute la sonde doit être en contact ferme avec la peau; sinon, les capteurs ne fourniront pas de valeurs fiables( figure 4 et figure 8). Un environnement lumineux provoque faux environnement élevé et sombre fausses valeurs basses si la sonde n’est pas fermement attaché à la peau. En cas de mauvaise qualité d’enregistrement (indiquée par l’appareil) ou de valeurs invraisemblables, le dépannage commence par vérifier si les étapes essentielles susmentionnées ont été effectuées. Si le problème persiste, la sonde et le préampli devraient être remplacés et tous les contacts de prise électrique vérifiés. Les sources de lumière externes agissant sur le capteur peuvent également déclencher des valeurs incorrectes; couvrir les sondes d’un couvercle imperméable à la lumière y remédiera. Si des valeurs anormales de NIRS persistent, le patient doit être examiné pour éliminer des complications. Les paramètres suivants doivent être évalués et optimisés : pression artérielle, oxygénation systémique, pH, hémoglobine, retour cérébral d’oxygène (lorsque le patient est en pontage cardiopulmonaire)44.

Pour modifier l’utilisation standard, il n’y a pas de limite aux applications possibles. Il est possible de placer une sonde NIRS sur n’importe quel site d’intérêt à condition que la peau soit intacte. L’utilisation simultanée de valeurs à partir de plusieurs sites permet une grande variété de configurations selon chaque question clinique ou scientifique spécifique. Par exemple, nirs et multisite NIRS peuvent être utilisés en dehors des soins intensifs et même pendantl’exercice 12.

Malgré sa facilité d’application et d’utilisation, la mesure du RSO2 a certaines limites qui doivent être prises en compte lors de l’interprétation des valeurs et des courbes. Les valeurs mesurées dépendent de l’appareil et des capteursutilisés 32. Les valeurs absolues doivent donc être interprétées avec prudence - les valeurs de référence ne peuvent pas être transférées facilement entre les périphériques et lesconfigurations 32. les valeurs de rSO2 pour des organes autres que le cerveau varient fortement entre les individus30. Mais même dans un enregistrement, les valeurs peuvent fluctuer jusqu’à 6% si une sonde se détache et est ensuite reattachée45. En outre, les valeurs de NIRS dépendent de l’état métabolique de l’individu, qui est modifié par des interventions telles que l’hypothermie thérapeutique et lemédicament 24.

Les changements dans les conditions limites des tissus – par exemple l’entrée de sang ou d’air dû à la chirurgie – donnent également des valeurs incorrectes de NIRS46. Dans les premiers jours de vie des nourrissons prématurés, la transition du méconium aux selles régulières modifie les spectres d’absorption fécale et peut affecter les valeurs47 de l’OSRintestinale mesurée. Placer une sonde NIRS sur des tissus autres que l’emplacement prévu produit des inexactitudes en valeurs absolues, mais peut encore être utile pour surveiller les tendances7.

Malgré ses limites, nirs est un bon moyen de surveiller non invasivement et continuellement l’oxygénation d’une région spécifique en temps réel. D’autres méthodes d’évaluation de la perfusion globale des tissus sont invasives et discontinues : tirages sanguins artériaux, concentration de lactate sérique, saturation veineuse centrale ou saturation en oxygène du bulbe jugulaire. Ceux-ci peuvent être particulièrement problématiques dans les enfants en bas âge prématurés, qui développent fréquemment l’anémie iatrogène due aux tirages répétés de sang et dont le rSO2 cérébral est altéré pendant le dessin artétalde sang 48. En cas de faible débit cardiaque, pendant l’oxygénation extracorporelle de la membrane ou lorsque des dispositifs d’assistance cardiaque non pulsatile sont utilisés, nirs fonctionne toujours - contrairement à l’oximétrie des impulsions - car il ne nécessite pas de flux pulsatile et peut même surveiller sélectivement les zones à risque d’hypoxie7,49. les changements derSO 2 dans ces régions peuvent servir de signes tôt de la production cardiaque réduite7. Par ces dispositifs, NIRS fournit l’information clinique essentielle qui actuellement ne peut pas être obtenue d’autres mesures de saturation de tissu.

La portée de l’application de la surveillancerSO 2 dans les soins intensifs néonatals et pédiatriques est susceptible de s’étendre à l’avenir. Une application potentielle est la surveillance de l’hémodynamique cérébrale après une lésion cérébrale traumatique, qui est déjà à l’étude chezles adultes 50,51,52,53,54,55. Chez les nouveau-nés prématurés, la supplémentation en oxygène dirigée par des objectifs peut mener à de meilleurs résultats neurodéveloppementaux en réduisant l’hypoxémiecérébrale 17,18,19. La combinaison du NIRS cérébral avec d’autres biomarqueurs cérébraux peut également être prometteuse. Par exemple, la combinaison de l’EEG amplitude-intégré et du NIRS peut aider à déterminer le pronostic dans l’encéphalopathie ischémique hypoxiquemodérée 56. D’autres applications possibles pour cette combinaison incluent l’hémodynamique compromise ou les saisies23.

En résumé, nirs est une technologie prometteuse avec le potentiel d’application encore plus large. Correctement appliquées et interprétées, les mesures de l’OSR2 aident à détecter les complications ou les affections cliniques détériorées à un stade précoce et guident la thérapie dans divers milieux cliniques. Ce protocole fournit aux cliniciens les outils nécessaires pour mettre en place et interpréter les mesures de l’OSR2 à différents emplacements corporels et pour interpréter ces résultats.

Disclosures

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgments

Nous remercions Carole Cürten pour l’édition linguistique. Aucun financement n’a été reçu pour cette vidéo. NB a reçu une subvention de recherche interne (IFORES) de la faculté de médecine de l’Université de Duisburg-Essen.

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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