Waiting
Login processing...

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

Medicine

Как управлять ближней инфракрасной спектроскопией у тяжелобольных новорожденных, младенцев и детей

doi: 10.3791/61533 Published: August 19, 2020

Summary

Этот протокол предназначен для оказания помощи врачам для измерения региональной оксигенации тканей в различных местах тела у младенцев и детей. Он может быть использован в ситуациях, когда оксигенация тканей потенциально скомпрометирована, особенно во время сердечно-легочного шунтирования, при использовании не пульсирующих сердечных вспомогательных устройств, а также у тяжелобольных новорожденных, младенцев и детей.

Abstract

Ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS) вычисляется региональнаяоксигенация тканей(rSO 2 ) с использованием различных спектров поглощения оксигенированных и дезоксигенированных молекул гемоглобина. Зонд, размещенный на коже, излучает свет, который поглощается, рассеивается и отражается на лежащей в основе ткани. Детекторы в смысле зонда количество отраженного света: это отражает орган-специфическое соотношение подачи и потребления кислорода - независимо от пульсирующего потока. Современные устройства позволяют одновременно осуществлять мониторинг на различных участках тела. Подъем или падение кривой rSO2 визуализирует изменения в поставках или спросе на кислород до того, как их указывают жизненно важные признаки. Эволюция значений rSO2 по отношению к отправной точке более важна для интерпретации, чем абсолютные значения.

Регулярное клиническое применение NIRS является наблюдение за соматической и мозговой оксигенации во время и после сердечной хирургии. Он также вводится у недоношенных детей с риском некротизирующего энтероколита, новорожденных с гипоксической ишемической энцефалопатией и потенциального риска нарушения оксигенации тканей. В будущем NIRS можно будет все чаще использовать в мультимодальном нейромониторинге или применять для наблюдения за пациентами с другими заболеваниями (например, после реанимации или черепно-мозговой травмы).

Introduction

Ближне-инфракрасная спектроскопия (NIRS) неинвазивно измеряет насыщение региональнойткани кислородом(rSO 2) в головном мозге, мышцах,почках, печени или кишечнике 1,2,3,4,5,6,7,8,9. Применяется в реанимации и кардиохирургии для мониторинга потребления кислорода в режиме реального времени и насыщения соматическихтканей 10.

Зонд на коже излучает ближнего инфракрасного света (700 - 1000нм) 11, который проникает в ткани и кости на глубину до 1-3 см, тем самым рассеивается, поглощается иотражается 12. Детекторы в смысле зонда количество отраженного света - представляющих относительное количество дезоксигенированного гемоглобина - и вычислить численное значение, которое указывает на насыщение региональной оксигенации в процентах (%)2. В отличие от импульсной оксиметрии (которая отражает системное снабжение кислородом и требует пульсирующего потока), NIRS отражает насыщенность венозным кислородом и не требует пульсирующего потока, что делает его пригодным для низкотекущих ситуаций, таких как сердечно-легочноешунтирование 7.

RSO2 отражает баланс между поставками кислорода и потреблением в тканях – изменения в любом из них становятся видимыми еще до того, как изменения становятся клинически очевидными. Изменения по отношению к базовому уровню являются более важными, чем абсолютные измеренные значения сами10,13,14, 15,16. Измерение rSO2 помогает врачам контролировать пациентов во время операции на сердце, сердечно-легочного шунтирования и в отделении интенсивной терапии; он также может помочь в руководстве кислородной терапии у недоношенных детей и контролировать почки, splanchnic, и системной перфузии12,17,18,19,20,21.

NIRS является безопасным, осуществимым22, и простой способ контролировать оксигенацию тканей непрерывно. В сочетании с другими биомаркерами головного мозга и методами нейромониторинга (например, непрерывный или амплитудный ЭЭГ), NIRS, скорее всего, будет играть роль в будущем (мультимодальный) мониторинг у новорожденныхи детей 23,24. В этой статье мы показываем клиницистам, как настроить мониторинг NIRS для различных систем органов, объяснить, как RSO2 значения развиваются в соответствии с изменениями в физиологии, и представить типичные результаты из различных клинических условиях.

Protocol

NIRS проводится в рамках клинической рутины больницы. Рекомендуется в детских кардиохирургических вмешательствах в рамках обеспечения качества от Сети компетенций по врожденным порокам сердца (http://www.kompetenznetz-ahf.de), Детской кардиоанестетической рабочей группы и Немецкого общества сердечно-сосудистойинженерии 25. Протокол соответствует руководящим принципам комитета по этике исследований в области человека. Мы получили письменное информированное согласие относительно съемок и публикации материала от обоих родителей каждого младенца, появляющихся в видео. Протокол, который мы представляем, соответствует клинической практике в больнице и распространяется на младенцев и детей любого возраста. Если существуют особые проблемы для определенной возрастной группы, мы указываем это в примечании в протоколе.

1. Подготовка

  1. Подключите и включите устройство NIRS. Введите данные пациента в соответствии с настройкой устройства.
  2. Выберите правильный зонд в зависимости от веса пациента и предполагаемого места использования. Диапазон веса дается на упаковке зонда и зависит от производителя (см. таблицу 1 для обзора весовых диапазонов у обычных производителей).
  3. Убедитесь, что кожа пациента чистая и сухая для оптимального деления. Высушите кожу тампоном, если это необходимо. Будьте очень осторожны или опустить очистки, если кожа уязвима.

2. Поместите зонд

  1. После определения правильного положения зонда, тщательно согните центр зонда в сторону белой крышки, пока он не начнет отключаться. Аккуратно снимите крышку, не касаясь липкой поверхности зонда.
  2. Поместите датчик на кожу от центра зонда в стороны. Убедитесь, что края зонда прочно связаны с кожей. Если зонд отключается, будут получены неправильные значения NIRS. Отключение в яркой среде вызывает ложные высокие значения; отключение в темной среде вызывает ложные низкие значения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы избежать поражений кожи, не разувьте зонд на очень незрелой или уязвимой коже. Если зонд должен быть помещен на уязвимую кожу, используйте слой целлофана между кожей и зондом, или оставьте крышку на. При фиксации зонда, избежать давления на него (например, через крышку потока младенца или оголовье), так как это может ухудшить перфузии кожи и вызвать ошибочное измерение.

3. Выберите положение зонда

  1. Церебральный: Поместите зонд NIRS в надобитальной области на лбу ниже линии волос, чтобы получить значения от лобной коры. Не размывите зонд над волосами, лобной пазухой, височной мышцей, неви, верхним сагиттаальным пазухой, внутричерепными кровоизлияниями или другими аномалиями, так как это может изменить измерение и полученные значения не будут представлять региональную оксигенацию тканей. Размещение двух зондов, по одному на каждом лбу позволяет селективный анализ обоих полушарий, если клинические настройки требует этого. Соседние зонды излучают и измеряют сигналы поочередно, чтобы избежать помех.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Значение rSO2 отражает только состояние оксигенации ткани под зондом - для большого органа, как мозг, полученные значения не отражают состояние оксигенации всего органа.
  2. Somatic: Выберите позицию выше области интересов. Избегайте жировых отложений, волос и костей. Не посовеской зонд над неви, гематомой и травмированной кожей. Всегда помните, что глубина сигнала NIRS составляет примерно 2,5 см - если орган интереса находится дальше от зонда, его невозможно проанализировать. Для почечной или печеной NIRS, используйте ультразвук для обеспечения правильного размещения.
    1. Почки: Найдите почку через спинную сагитталовую сонограмму перед размещением зонда. Убедитесь, что расстояние от кожи до органа не превышает максимальной глубины зонда.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Использование ультразвука может помешать принципу минимальной управляемости (например, у очень недоношенных детей).
    2. Кишки: Поместите зонд в область интереса (например, ниже умбиликуса или в правом или левом нижнем квадранте).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Свободный воздух или жидкость в брюшной полости может сделать измерение оксигенации тканей желаемого органа невозможно.
    3. Печень: Поместите зонд точно над печенью. Если возможно, подтвердите его положение СИЗИ. Чтобы избежать измерения неправильного органа, убедитесь, что ткани печени под зондом, по крайней мере, так глубоко, как испускаемый свет проникает (1-3 см, в соответствии с зондом выбран).
    4. Нога: Поместите зонд на подошвенные части стопы. Измерение NIRS в самой отдаленной части тела дает информацию о периферической перфузии во время переохлаждения, у пациентов с шоком или в любой ситуации, когда импульсная оксиметрия не работает.
    5. Мышцы: Поместите зонд над мышцей интереса.

4. Установить базовый уровень

  1. Через 1-2 минуты после размещения зонда установите базовый уровень, нажав соответствующую кнопку на устройстве. Базовый уровень отражает отправную точку измерения. Эволюция перфузии тканей в каждой наблюдаемой области может наблюдаться и интерпретироваться индивидуально, полагаясь на изменение от базового значения.

5. Проверьте наличие проблем с устройством или клинических осложнений

  1. Если устройство указывает на плохое качество записи или значения неправдоподобны, подтвердите, что все вышеупомянутые шаги были сделаны правильно. При необходимости замените зонд и предусилитель, а также проверьте все электрические контакты вилки.
  2. Проверьте внешние источники света, которые могут повлиять на датчик и контакт. Обложка зонда светоемкие, если тревожные источники света не могут быть устранены.
  3. После исключая технические проблемы, проверьте пациента на наличие клинических осложнений.

Representative Results

Измеренное значение rSO2 является результатом соотношения между поставками и потреблением кислорода(рисунок 1A); различные метаболические характеристики приводят к несколько иным нормальным значениям в зависимости от возраста и органа(таблица 2). Обратите внимание, что - за исключением мозга - научно оцененные эталонные значения существуют только для недоношенныхдетей и новорожденных 26,27,28,29,30,31 ибольшинство протокольных шагов опираются на рекомендации производителей, личный опыт и экспертное заключение(таблица 3). Это связано с тем, что значения зависят от используемого устройства и датчиков и показывают высокую меж индивидуальнуюизменчивость 30,32. Критически низкие значения и критические изменения по отношению к базовому уровню происходят из опыта и экспертного мнения.

Если предложение и спрос на кислород сбалансированы при физиологических значениях, оксигенация тканей находится в пределах нормального диапазона. Изменения в поставках или потреблении кислорода приводят кпадению или росту значения rSO2 (рисунок 1B,1C). Типичная кривая, показывающая нормальные мозговые и почечные значения NIRS, отображается на рисунке 2 от начала до 14:25 вечера.

В следующих примерах мы предоставляем примеры, чтобы показать, как изменения в основных физиологических условиях влияют на rSO2. Во время операции на сердце врачи манипулируют кровообращением контролируемым образом - поэтому влияние на RSO2 легко наблюдать. Например, зажим нисходящей аорты вызывает перфузию головного мозга и соответствующий rSO2 расти; перфузия нижней части тела приводит к снижению rSO2 (рисунок 2). Другой - нехирургической - причиной увеличения мозгового кровотока и повышенного мозговогорСО 2 является гипердинамический шок в сочетании с высоким сердечным выходом(рисунок 3).

В холодный шок, падение почечной RSO2 вместе со стабильной мозговой RSO2 может быть первым признаком; снижение как почечной, так и мозговой RSO2 может произойти позже в течение23. Комбинированные мозговые и почечные NIRS могут помочь определить ранние стадии шока, при которых перфузия головного мозга поддерживается на нормальном уровне, но соматическая перфузияуже нарушена 23.

При использовании двух мозговых зондов NIRS значения с правой и левой сторон должны быть схожими - диссонанс между правым и левым каналом NIRS может быть вызван неполной адгезией датчика NIRS(рисунок 4,красная звезда) или указывать на осложнение: Во время некоторых операций на сердце мозг пронизывать выборочно через одну сонную артерию, используя внутримозговую коллатеральное обеспечение (круг Уиллиса). На протяжении всей этой процедуры диссонанс между двумя каналами ниРС головного мозга может помочь диагностировать дисфункциональный круг Уиллиса(рисунок 5).

Другим примером осложнений, обнаруженных NIRS является вывих вены кава начальник канюли во время сердечно-легочного шунтирования, что приводит к венозного застоя и снижение мозгового кислорода(рисунок 6). Использование NIRS может помочь определить нарушения перфузии головного мозга, которые в противном случае остаются незамеченными и привести к серьезным повреждениям мозга.

Помимо кардиохирургии и сердечной интенсивнойтерапии, измерения rSO 2 могут также облегчить «стандартную» педиатрическую интенсивную терапию – осложнения и изменения в терапии могут сопровождаться изменениями в ДЦП2 (рисунок 7).

Figure 1
Рисунок 1: Балансировка соотношения между предложением и спросом на кислород.
(A)В физиологических условиях, подача и потребление кислорода сбалансированы, и региональная оксигенация тканей находится в пределах нормального диапазона. (B)Уменьшение церебрального rSO2 является результатом либо увеличения потребления кислорода, либо снижения подачи кислорода. На рисунке иллюстрируются причины низкого или уменьшающиеся значения НИРС головного мозга. Например, лихорадка увеличивает потребление кислорода в мозге на 10-13% при повышении температуры тела на 1 градус Цельсия. Церебральные спазмы могут увеличить потребление кислорода до 150-250%. (C)Увеличение церебральной RSO2 является результатом снижения потребления кислорода или увеличения подачи кислорода. Причины для высоких или поднимая церебральных значений NIRS обеспечены в рисунке. Церебральный rSO2 выше 80%, вызванный высоким мозговым кровотоком после потери церебральной сосудистой ауторегуляции, также называется «роскошной перфузией». Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2: Эволюция мозгового и почечного rSO2 во время зажима из нисходящей аорты.
Первоначально мозговой (синий) rSO2 ниже почечной rSO2 (желтый), как и в физиологических условиях. Во время зажима из нисходящей аорты, мозговой кровоток увеличивается в то время как нижняя половина тела недоподавляется. Таким образом, церебральныйRSO 2 поднимается и почечная RSO2 капли. Красная область указывает на то, что значения почечной rSO2 являются критически низкими, поскольку они снизились более чем на 25% ниже базового уровня. После удаления аортического зажима и установления реконструкции аорты и установления нормальной циркуляции, обе кривые RSO2 нормализуются. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3: Гипердинамический шок.
После прибытия в отделение интенсивной терапии после операции на сердце и смены дыхательных труб, мы столкнулись с серьезными проблемами с механической вентиляцией легких (достижение только низких приливных объемов при высоком давлении вентиляции из-за неисправного фильтра). У пациента развились гипердинамический шок и респираторный ацидоз с увеличением центральной венозной насыщенности на 90% и увеличениемРСО головного мозга на 2 до 92%. После смены фильтра, реанимации жидкости и лечения вазопрессором пациент быстро стабилизировался и мозговой RSO2 нормализовался. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4: Эволюция значений NIRS во время переохлаждения и глубокой гипотермии остановки сердца.
Эта цифра иллюстрирует, как меняются значения мозговых и почечных NIRS при переохлаждении, регулировке сердечно-легочного шунтирования и при глубокой гипотермической остановке сердца (операция артериального переключения у пациента с транспозицией больших артерий и дефектом желудочковой перегородки). Базовые значения rSO2 пациента 59% (слева, желтый) и 64% (справа, синий) для мозга и 32% (зеленый) для левой почки. Кровоснабжение нижней половины тела зависит от артерии протока. Интраоперационное переохлаждение снижает потребление кислорода, что приводит к повышению значений NIRS, особенно в почках. С увеличением значений NIRS мы снизили скорость потока сердечно-легочного шунтирования. Из-за падения значений NIRS, вызванного измененной метаболической ситуацией (например, из-за недостаточно глубокой анестезии), поток был снова скорректирован. Во время глубокой гипотермии остановка сердца, почечная и церебральнаяРСО-2 упали до критически низких значений и вновь поднялись сразу после восстановления физиологического кровообращения. Красная звезда со стрелками показывает два падения в правой кривой NIRS головного мозга из-за неполной адгезии зонда. После мягкого remolding датчика на кожу, значения снова работать параллельно левой стороне. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 5
Рисунок 5: Дисфункциональный круг Уиллиса во время операции аорты арки.
Как только мозг выборочно пронизывать через правую сонную артерию (красная стрелка), rSO2 измеряется на левой стороне (темно-синий) уменьшается, потому что внутримозгового обеспечения через круг Уиллис недостаточно. После размещения дополнительной канюли в левой сонной артерии достигается достаточная перфузия обоих полушарий и, таким образом, нормальные значения NIRS. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 6
Рисунок 6: Обнаружение верхней вены кавы обструкции, вызванной вывихом сердечно-легочного шунтирования канюли.
Вскоре после начала сердечно-легочного шунтирования (для закрытия дефекта предсердий перегородки) значения церебральных НИРС снизились. Устранение неполадок показало, что венозное сердечно-легочное шунтирование канюли стало вывихнутым, что привело к окклюзии высшей вены кавы и препятствовало венозной дренажу головного мозга. Это вызвало церебральный дефицит кислорода, который был обнаружен только через низкое значение rSO2. После перепозиционирования верхней канюли вены, венозный поток был восстановлен и значения NIRS нормализовались. No 6: начать сердечно-легочное шунтирование; No 36 аорта зажата; No 11 конец ишемии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 7
Рисунок 7: Изменения в ДЦП2 у педиатрического пациента.
После почти утопления, этот пациент был поставлен на экстракорпоральную мембрану оксигенации. Из-за боковых различий в анализе артериального газа крови, мы ставим второй датчик НИРС головного мозга на месте (желтый). Конец мышечной релаксации(A), изменение экстракорпоральной мембранной оксигенациисистемы (B),колебанияартериального давления (A, C), и эффект гемоторакса(C) отражаются изменениями в кривых NIRS. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 8
Рисунок 8: Размещение зонда NIRS над волосами.
(A)У этого пациента много волос на лбу. (B) Зонд NIRS все еще был введен в действие. (C)Устройство указывает на то, что интенсивность сигнала является неоптимальной. (D)Значения кривой NIRS и ход кривой следуют за действиями во время хирургической процедуры (операция реконструкции в аномалии Эбштейна). Обратите внимание, что абсолютные значения не могут быть истолкованы, даже если они кажутся нормальными. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Производителя Устройства Возрастная группа
Новорожденных Младенцы/дети Взрослых
Касмед Элита fore-Sight Lt; 8 кг ≥ 3 кг ≥ 40 кг
Масимо Корень с O3 Oximetry Lt; 40 кг Lt; 40 кг ≥ 40 кг
Medtronic INVOS 5100C Lt; 5кг 5-40 кг 40 кг
Medtronic INVOS 7100C - - 40 кг
Нонин SenSmart Модель X-100 Lt; 40 кг Lt; 40 кг 40 кг

Таблица 1: ЗОНДы NIRS от производителя и весового диапазона.

Орган Возрастная группа Приблизительные значения в физиологических условиях (%) Критически низкие значения Критически высокие значения Критическое относительное изменение к базовому уровню (%)E
[%] E [%] E
Мозга Недоношенные дети от 60 до 9026,27,30 Lt; 45 90 евро No 25
Новорожденных от 60 до 9026,29,E Lt; 45 No 80 No 25
Младенцы/дети от 60 до 8026, E Lt; 45 No 80 No 25
Почек Недоношенные дети от 70 до 9028,30 Lt; 40 Не определено No 25
Новорожденных от 80 до 9526,29 Lt; 40 No 25
Младенцы/дети Не определено, как правило, на 5-15% выше, чем мозговыезначения 26,31,E Lt; 40 No 25
Кишечника Недоношенные дети от 18 до 8026,30 Не определено Не определено Не определено
Новорожденных от 55 до 8026,29
Младенцы/дети Не определено, как правило, на 5-15% выше, чем мозговые значения26,E
Печени Не определено Не определено Не определено Не определено
Мышцы Не определено Не определено Не определено Не определено
E Опыт/экспертное мнение
Абсолютные значения зависят от используемого устройства и датчиков, от метаболического состояния и показывают высокую межиндивидуальную изменчивость. Их следует интерпретировать с осторожностью – если вы сомневаетесь, то изменения по отношению к базовому уровню являются более значимыми.

Таблица 2: Типичные значения rSO2 по органам и возрастной группе.

Шаг Уровень доказательств
Очистка кожи перед размещением зонда NIRS 5
Использование NIRS у новорожденных, младенцев и детей разного возраста 1-5
Использование двух датчиков NIRS на лбу 5
Использование ультразвука для обеспечения правильного размещения зондов NIRS 5
Размещение зонда NIRS в разных положениях (мозг, печень, кишечник, почки, ноги, мышцы) (1-)2-5
Интерпретация значений NIRS в отношении эталонных значений 2-5
«По данным Оксфордского центра доказательной медицины Уровни доказательств: 1 - Систематические обзоры рандомизированных контролируемых испытаний / рандомизированных контролируемых испытаний с узким интервалом доверия; 2 - Систематические обзоры когортных исследований/индивидуальных когортных исследований или низкого качества рандомизированных контролируемых испытаний; 3 - Систематический обзор исследований в области контроля за случаями/индивидуальных исследований в области контроля за случаями; 4 - Серия случаев и низкое качество когорты и исследования по контролю за случаями; 5 - Экспертное мнение.

Таблица 3: Уровни доказательств этапов протокола.

Discussion

Эта статья иллюстрирует, как мозговой и соматический NIRS устанавливается у младенцев и детей. Церебральный NIRS используется для мониторинга целей во время таких процедур, как закрытие патентных артерий протока, серфактантное администрирование, хирургия сердца и сердечно-легочное шунтирование; Он также используется для мониторинга тяжелобольных пациентов в реанимации, для прогнозирования некротизирующего энтероколита у недоношенных детей, а также для прогнозирования исхода после гипоксической ишемической энцефалопатии2,5,6,33,34,35,36,37,38,39,40. Кроме того, NIRS может помочь в руководстве кислородной терапии унедоношенных детей 17,18,19. Соматические NIRS помогает контролировать почки, спланхник, исистемной перфузии 12,20,21, а также может быть ценным для выявления осложнений во время илипосле трансплантации печени 8,41,42. Одновременное использование нескольких зондов (многоузных NIRS) облегчает обнаружение системной гипоперфузии23,43.

Для точного функционирования измерения NIRS крайне важно выбрать соответствующий зонд и положение. Уязвимая кожа может потребовать использования неклейвых зондов (например, оставляя крышку или прикрепляя слой целлофана к липкой стороне). Тем не менее, весь зонд должен быть в твердом контакте с кожей; в противном случае датчики не обеспечат надежных значений(рисунок 4 и рисунок 8). Яркая среда вызывает ложные высокие и темные значения среды ложных низких значений, если зонд не прочно прикреплен к коже. В случае низкого качества записи (указанного устройством) или неправдоподобных значений устранение неполадок начинается с проверки того, были ли выполнены вышеупомянутые существенные шаги. Если проблема сохраняется, зонд и предустановитель должны быть заменены и проверены все электрические контакты вилки. Внешние источники света, действующие на датчик, также могут вызвать неправильные значения; покрытие зондов с легкой непроницаемой крышкой будет исправить это. Если ненормальные значения NIRS сохраняются, пациент должен быть осмотрен, чтобы исключить осложнения. Необходимо оценить и оптимизировать следующие параметры: артериальное кровяное давление, системная оксигенация, рН, гемоглобин, возвращение кислорода в мозг (когда пациент находится на сердечно-легочномшунтировании) 44.

Чтобы изменить стандартное использование, нет никаких ограничений на возможные приложения. Можно разместить зонд NIRS на любом интересном участке при условии, что кожа не повреждена. Получение значений одновременно с нескольких сайтов позволяет большое разнообразие установок в соответствии с каждым конкретным клиническим или научным вопросом. Например, NIRS и многокостные NIRS могут быть использованы вне критической помощи и даже во время тренировки12.

Несмотря на свою простоту применения и использования, измерение rSO2 имеет некоторые ограничения, которые должны быть рассмотрены при интерпретации значений и кривых. Измеренные значения зависят от устройства и датчиков, используемых32. Абсолютные значения следует интерпретировать с осторожностью - эталонные значения не могут быть легко переданы между устройствами и установками32. rSO2 значения для органов, кроме мозга сильно различаются между лицами30. Но даже в пределах одной записи значения могут колебаться до 6%, если зонд отсоединяется, а затем прикрепляется45. Кроме того, значения NIRS зависят от метаболического состояния человека, которое изменяется с помощью таких вмешательств, как терапевтическая гипотермия илекарства 24.

Изменения в условиях границы тканей - например, вход крови или воздуха из-за операции - также дают неправильные значения NIRS46. В первые дни жизни недоношенных детей переход от мекония к обычному стулу изменяет спектры фекального поглощения и может повлиять на измеренные кишечные rSO2 значения 47. Размещение зонда NIRS над тканью, кроме предполагаемого местоположения, приводит к неточностям в абсолютных значениях, но все равно может быть полезным для мониторинга тенденций7.

Несмотря на свои ограничения, NIRS является хорошим средством неинвазивного и непрерывного мониторинга оксигенации конкретного региона в режиме реального времени. Альтернативные методы оценки глобальной перфузии тканей являются инвазивными и прерывистыми: артериальные ничьи крови, концентрация лактата в сыворотке крови, центральное венозное насыщение или насыщение кислородом яремной луковицы. Это может быть особенно проблематичным у недоношенных детей, которые часто развиваются ятрогенной анемии из-за повторных ничьих крови и чьи мозговые RSO2 нарушается во время артериальногоанализа крови 48. В случаях низкой сердечной продукции, во время экстракорпоральную оксигенацию мембраны или когда не пульсирующие сердечные вспомогательные устройства используются, NIRS по-прежнему функционирует - в отличие от импульсной оксиметрии - так как она не требует пульсирующего потока и может даже выборочно контролировать области, в которых рискгипоксии 7,49. rSO2 изменения в этих регионах могут служить ранними признаками снижения сердечного выброса7. По этим особенностям, NIRS предоставляет важную клиническую информацию, которая в настоящее время не может быть получена из других мер насыщения тканей.

Сфера применения мониторинга RSO2 в интенсивной терапии новорожденных и педиатров, вероятно, будет расширяться в будущем. Одним из возможных применений является мониторинг гемодинамики головного мозга после черепно-мозговой травмы, котораяуже изучается у взрослых 50,51,52,53,54,55. У недоношенных детей, направленных на цели добавок кислорода может привести к улучшению результатов нейроразвития за счет снижения гипоксемии головного мозга17,18,19. Сочетание церебральных NIRS с другими биомаркерами головного мозга также может быть перспективным. Например, сочетание амплитуды интегрированного ЭЭГ и NIRS может помочь определить прогноз в умеренной гипоксической ишемической энцефалопатии56. Возможные дальнейшие приложения для этой комбинации включают скомпрометированную гемодинамику илисудороги 23.

Таким образом, NIRS является перспективной технологией с потенциалом для еще более широкого применения. Правильно применяемые и интерпретируемые измерения rSO2 помогают выявлять осложнения или ухудшаться клинические состояния на ранней стадии и направлять терапию в различных клинических условиях. Этот протокол предоставляет врачам инструменты для настройки и интерпретации измерений rSO2 на различных участках тела, а также для интерпретации этих результатов.

Disclosures

Авторов нечего раскрывать.

Acknowledgments

Мы благодарим Кэрол Сёртен за редактирование языка. Никакого финансирования для этого видео получено не было. NB получил внутренний исследовательский грант (IFORES) от медицинского факультета Университета Дуйсбурга-Эссена.

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).
Как управлять ближней инфракрасной спектроскопией у тяжелобольных новорожденных, младенцев и детей
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