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Medicine

डिफ्यूज़ ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ न्यूरोक्रिटिकल रोगियों की वास्तविक समय निगरानी

Published: November 19, 2020 doi: 10.3791/61608
Automatic Translation
1,2, 2,3, 1, 2,3, 1,2, 1, 4, 3, 2,5, 1,2
1Institute of Physics, University of Campinas, 2Brazilian Institute of Neuroscience and Neurotechnology, 3Clinical Hospital, University of Campinas, 4Department of Emergency Medicine, Albert Einstein College of Medicine, 5School of Medical Sciences, University of Campinas

ERRATUM NOTICE

Summary

यहां प्रस्तुत किया गया है कि वास्तविक समय में और डिफ्यूज ऑप्टिक्स का उपयोग करके बेडसाइड पर न्यूरोक्रिटिकल रोगियों के सेरेब्रल हेमोडायनामिक्स की गैर-आक्रामक निगरानी के लिए एक प्रोटोकॉल है। विशेष रूप से, प्रस्तावित प्रोटोकॉल सेरेब्रल ऑक्सीकरण, सेरेब्रल रक्त प्रवाह और सेरेब्रल चयापचय पर वास्तविक समय की जानकारी का पता लगाने और प्रदर्शित करने के लिए एक हाइब्रिड डिफ्यूज ऑप्टिकल सिस्टम का उपयोग करता है।

Abstract

न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल निगरानी न्यूरोक्रिटिकल रोगियों के उपचार में एक महत्वपूर्ण लक्ष्य है, क्योंकि यह माध्यमिक क्षति को रोक सकता है और रुग्णता और मृत्यु दर को सीधे प्रभावित कर सकता है। हालांकि, वर्तमान में बेडसाइड पर सेरेब्रल फिजियोलॉजी की निरंतर निगरानी के लिए उपयुक्त गैर-इनवेसिव, रीयल-टाइम तकनीकों की कमी है। डिफ्यूज ऑप्टिकल तकनीकों को न्यूरोक्रिटिकल रोगियों के मामले में सेरेब्रल रक्त प्रवाह और सेरेब्रल ऑक्सीकरण के बेडसाइड माप के लिए एक संभावित उपकरण के रूप में प्रस्तावित किया गया है। डिफ्यूज ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी को पहले कई नैदानिक परिदृश्यों में रोगियों की निगरानी के लिए खोजा गया है, जिसमें नवजात निगरानी से लेकर वयस्कों में सेरेब्रोवास्कुलर हस्तक्षेप तक शामिल हैं। हालांकि, बेडसाइड पर वास्तविक समय की जानकारी प्रदान करके चिकित्सकों की सहायता करने के लिए तकनीक की व्यवहार्यता काफी हद तक संबोधित नहीं की गई है। यहां, हम गहन देखभाल के दौरान सेरेब्रल रक्त प्रवाह, सेरेब्रल ऑक्सीकरण और सेरेब्रल ऑक्सीजन चयापचय की निरंतर वास्तविक समय की निगरानी के लिए एक डिफ्यूज ऑप्टिकल सिस्टम के अनुवाद की रिपोर्ट करते हैं। उपकरण की वास्तविक समय की विशेषता धमनी रक्तचाप जैसे सरोगेट मैट्रिक्स पर भरोसा करने के बजाय रोगी-विशिष्ट सेरेब्रल फिजियोलॉजी के आधार पर उपचार रणनीतियों को सक्षम कर सकती है। अपेक्षाकृत सस्ते और पोर्टेबल इंस्ट्रूमेंटेशन के साथ अलग-अलग समय के पैमाने पर सेरेब्रल परिसंचरण पर वास्तविक समय की जानकारी प्रदान करके, यह दृष्टिकोण विशेष रूप से कम बजट वाले अस्पतालों में, दूरदराज के क्षेत्रों में और खुले मैदानों (जैसे, रक्षा और खेल) में निगरानी के लिए उपयोगी हो सकता है।

Introduction

गंभीर रूप से बीमार न्यूरोलॉजिक रोगियों के लिए खराब परिणामों का कारण बनने वाली अधिकांश जटिलताएं सेरेब्रल हेमोडायनामिक हानि के कारण माध्यमिक चोटों से संबंधित हैं। इसलिए, इन रोगियों के सेरेब्रल फिजियोलॉजी की निगरानी सीधे रुग्णता और मृत्यु दर 1,2,3,4,5,6,7 को प्रभावित कर सकती है। वर्तमान में, हालांकि, बेडसाइड पर न्यूरोक्रिटिकल रोगियों में सेरेब्रल फिजियोलॉजी की निरंतर वास्तविक समय गैर-आक्रामक निगरानी के लिए कोई स्थापित नैदानिक उपकरण नहीं है। संभावित उम्मीदवारों के बीच, डिफ्यूज ऑप्टिकल तकनीकों को हाल ही में इस अंतर 8,9,10,11 को भरने के लिए एक आशाजनक उपकरण के रूप में प्रस्तावित किया गया है। खोपड़ी से बिखरे हुए निकट-अवरक्त प्रकाश (~ 650-900 एनएम) के धीमी गति से परिवर्तन (यानी, दसियों से सैकड़ों एमएस के क्रम पर) को मापकर, डिफ्यूज ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी (डॉस) मस्तिष्क में मुख्य क्रोमोफोर की सांद्रता को माप सकता है, जैसे कि सेरेब्रल ऑक्सी- (एचबीओ) और डीऑक्सी-हीमोग्लोबिन (एचबीआर) 12,13। इसके अतिरिक्त, प्रकाश की तीव्रता में तेजी से उतार-चढ़ाव (यानी, कुछ μ से कुछ ms तक) को निर्धारित करके डिफ्यूज सहसंबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी (डीसीएस) 10,14,15,16,17 के साथ सेरेब्रल रक्त प्रवाह (सीबीएफ) को मापना संभव है। संयुक्त होने पर, डॉस और डीसीएस ऑक्सीजन की सेरेब्रल चयापचय दर (सीएमआरओ2) 18,19,20 का अनुमान भी प्रदान कर सकते हैं।

कई पूर्व-नैदानिक और नैदानिक परिदृश्यों में रोगियों की निगरानी के लिए डॉस और डीसीएस के संयोजन का पता लगाया गया है। उदाहरण के लिए, डिफ्यूज ऑप्टिक्स को गंभीर रूप से बीमार नवजात शिशुओं 21,22,23,24 के लिए प्रासंगिक नैदानिक जानकारी प्रदान करने के लिए दिखाया गया है, जिसमें हृदय दोष 23,25,26,27,28 के इलाज के लिए कार्डियक सर्जरी के दौरान शामिल है . इसके अलावा, कई लेखकों ने विभिन्न सेरेब्रोवास्कुलर हस्तक्षेपों के दौरान सेरेब्रल हेमोडायनामिक्स का आकलन करने के लिए डिफ्यूज ऑप्टिक्स के उपयोग का पता लगाया है, जैसे कि कैरोटिड एंडोर्टेक्टॉमी29,30,31, स्ट्रोक32 के लिए थ्रोम्बोलाइटिक उपचार, हेड-ऑफ-बेड जोड़तोड़ 33,34,35, कार्डियोपल्मोनरी पुनर्जीवन36, और अन्य37,38, 39. जब निरंतर रक्तचाप की निगरानी भी उपलब्ध होती है, तो डिफ्यूज ऑप्टिक्स का उपयोग सेरेब्रल ऑटोरेग्यूलेशन की निगरानी के लिए किया जा सकता है, दोनों स्वस्थ और गंभीर रूप से बीमार विषयों में 11,40,41,42, साथ ही सेरेब्रल परिसंचरण43 के महत्वपूर्ण समापन दबाव का आकलन करने के लिए। कई लेखकों ने विभिन्न स्वर्ण मानक सीबीएफ माप18 के खिलाफ डीसीएस के साथ सीबीएफ माप को मान्य किया है, जबकि डिफ्यूज ऑप्टिक्स के साथ मापा गया सीएमआरओ2 न्यूरोक्रिटिकल निगरानी के लिए एक उपयोगी पैरामीटर दिखाया गया है 8,18,23,24,28,43,44,45 . इसके अलावा, पिछले अध्ययनों ने न्यूरोक्रिटिकल रोगियों 8,9,10,11 की दीर्घकालिक निगरानी के लिए ऑप्टिकल-व्युत्पन्न सेरेब्रल हेमोडायनामिक मापदंडों को मान्य किया है, जिसमें हाइपोक्सिक46,47,48 और इस्केमिक घटनाओं की भविष्यवाणीशामिल है।

अनुदैर्ध्य माप के साथ-साथ नैदानिक हस्तक्षेपों के दौरान मूल्यवान वास्तविक समय की जानकारी प्रदान करने के लिए डिफ्यूज ऑप्टिकल तकनीकों की विश्वसनीयता काफी हद तक संबोधित नहीं की जाती है। एक स्टैंडअलोन डॉस सिस्टम के उपयोग की तुलना पहले आक्रामक मस्तिष्क ऊतक ऑक्सीजन तनाव मॉनिटर से की गई थी, और डॉस को इनवेसिव मॉनिटर को बदलने के लिए पर्याप्त संवेदनशीलता नहीं माना जाता था। हालांकि, अपेक्षाकृत छोटी आबादी का उपयोग करने के अलावा, आक्रामक और गैर-इनवेसिव मॉनिटर की सीधी तुलना को गुमराह किया जा सकता है क्योंकि प्रत्येक तकनीक सेरेब्रल वास्कुलचर के विभिन्न हिस्सों वाले अलग-अलग संस्करणों की जांच करती है। भले ही इन अध्ययनों ने अंततः निष्कर्ष निकाला कि डिफ्यूज ऑप्टिक्स इनवेसिव मॉनिटर के लिए एक प्रतिस्थापन नहीं है, दोनों अध्ययनों में डॉस ने मध्यम-से-अच्छी सटीकता हासिल की, जो उन मामलों और / या स्थानों के लिए पर्याप्त हो सकती है जहां इनवेसिव मॉनिटर उपलब्ध नहीं हैं।

अन्य दृष्टिकोणों के सापेक्ष, डिफ्यूज ऑप्टिक्स का मुख्य लाभ पोर्टेबल इंस्ट्रूमेंटेशन का उपयोग करके बेडसाइड पर रक्त प्रवाह और ऊतक रक्त ऑक्सीकरण को एक साथ गैर-आक्रामक रूप से (और लगातार) मापने की क्षमता है। ट्रांसक्रैनियल डॉपलर अल्ट्रासाउंड (टीसीडी) की तुलना में, डीसीएस का एक अतिरिक्त लाभ है: यह ऊतक स्तर पर छिड़काव को मापता है, जबकि टीसीडी मस्तिष्क के आधार पर बड़ी धमनियों में मस्तिष्क रक्त प्रवाह वेग को मापता है। स्टेनो-ऑक्लुसिव बीमारियों का मूल्यांकन करते समय यह अंतर विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो सकता है जिसमें समीपस्थ बड़ी धमनी प्रवाह और लेप्टोमेनिंगल संपार्श्विक दोनों छिड़काव में योगदान करते हैं। पॉज़िट्रॉन-उत्सर्जन टोमोग्राफी (पीईटी) और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) जैसे अन्य पारंपरिक इमेजिंग तौर-तरीकों की तुलना में ऑप्टिकल तकनीकों के भी फायदे हैं। सीबीएफ और एचबीओ / एचबीआर सांद्रता दोनों के प्रत्यक्ष उपाय प्रदान करने के अलावा, जो अकेले एमआरआई या पीईटी के साथ संभव नहीं है, ऑप्टिकल निगरानी भी काफी बेहतर अस्थायी संकल्प प्रदान करती है, उदाहरण के लिए, गतिशील सेरेब्रल ऑटोरेग्यूलेशन 40,41,42 का मूल्यांकन और गतिशील रूप से विकसित हेमोडायनामिक परिवर्तनों का मूल्यांकन। इसके अलावा, पीईटी और एमआरआई की तुलना में डिफ्यूज ऑप्टिकल इंस्ट्रूमेंटेशन सस्ती और पोर्टेबल है, जो निम्न और मध्यम आय वाले देशों में संवहनी रोग के उच्च बोझ को देखते हुए एक महत्वपूर्ण लाभ है।

यहां प्रस्तावित प्रोटोकॉल गहन देखभाल इकाई (आईसीयू) में रोगियों के वास्तविक समय बेडसाइड न्यूरोमॉनिटरिंग के लिए एक वातावरण है। प्रोटोकॉल रोगियों की जांच के लिए नैदानिक-अनुकूल ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (जीयूआई) और अनुकूलित ऑप्टिकल सेंसर के साथ एक हाइब्रिड ऑप्टिकल डिवाइस का उपयोग करता है (चित्रा 1)। इस प्रोटोकॉल को प्रदर्शित करने के लिए नियोजित हाइब्रिड सिस्टम स्वतंत्र मॉड्यूल से दो डिफ्यूज ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी को जोड़ती है: एक वाणिज्यिक आवृत्ति-डोमेन (एफडी-) डॉस मॉड्यूल और एक होममेड डीसीएस मॉड्यूल (चित्रा 1 ए)। एफडी-डॉस मॉड्यूल49,50 में 4 फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब (पीएमटी) और 32 लेजर डायोड होते हैं जो चार अलग-अलग तरंग दैर्ध्य (690, 704, 750 और 850 एनएम) पर उत्सर्जित होते हैं। डीसीएस मॉड्यूल में 785 एनएम पर एक दीर्घकालिक सुसंगतता लेजर उत्सर्जक, डिटेक्टरों के रूप में 16 एकल-फोटॉन काउंटर और एक सहसंबंध बोर्ड शामिल हैं। एफडी-डॉस मॉड्यूल के लिए नमूना आवृत्ति 10 हर्ट्ज है, और डीसीएस मॉड्यूल के लिए अधिकतम नमूना आवृत्ति 3 हर्ट्ज है। एफडी-डॉस और डीसीएस मॉड्यूल को एकीकृत करने के लिए, प्रत्येक मॉड्यूल के बीच स्वचालित रूप से स्विच करने के लिए हमारे नियंत्रण सॉफ्टवेयर के अंदर एक माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्राम किया गया था। माइक्रोकंट्रोलर एफडी-डॉस और डीसीएस लेजर को चालू और बंद करने के लिए जिम्मेदार है, साथ ही एफडी-डॉस डिटेक्टरों को प्रत्येक मॉड्यूल के इंटरलेव्ड माप की अनुमति देने के लिए। कुल मिलाकर, प्रस्तावित प्रणाली सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर) आवश्यकताओं के आधार पर हर 0.5 से 5 एस में एक संयुक्त एफडी-डॉस और डीसीएस नमूना एकत्र कर सकती है (लंबे संग्रह समय से बेहतर एसएनआर होता है)। माथे पर प्रकाश को जोड़ने के लिए, हमने एक 3 डी-मुद्रित ऑप्टिकल जांच विकसित की जिसे प्रत्येक रोगी (चित्रा 1 बी) के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जिसमें स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण 0.8 और 4.0 सेमी के बीच भिन्न होता है। यहां प्रस्तुत उदाहरणों में उपयोग किए जाने वाले मानक स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण डीसीएस के लिए 2.5 सेमी और एफडी-डॉस के लिए 1.5, 2.0, 2.5 और 3.0 सेमी हैं।

इस अध्ययन में प्रस्तुत प्रोटोकॉल की मुख्य विशेषता एक वास्तविक समय इंटरफ़ेस का विकास है जो हार्डवेयर को एक दोस्ताना जीयूआई के साथ नियंत्रित कर सकता है और विभिन्न अस्थायी खिड़कियों (चित्रा 1 सी) के तहत वास्तविक समय में मुख्य सेरेब्रल फिजियोलॉजी मापदंडों को प्रदर्शित कर सकता है। प्रस्तावित जीयूआई के भीतर विकसित वास्तविक समय विश्लेषण पाइपलाइन तेज है और ऑप्टिकल मापदंडों की गणना करने में 50 एमएस से कम समय लेती है (अधिक विवरण के लिए पूरक सामग्री देखें)। जीयूआई न्यूरो-आईसीयू में पहले से ही उपलब्ध वर्तमान नैदानिक उपकरणों से प्रेरित था, और इसे न्यूरो-आईसीयू में सिस्टम के अनुवाद के दौरान नैदानिक उपयोगकर्ताओं द्वारा व्यापक प्रतिक्रिया के माध्यम से अनुकूलित किया गया था। नतीजतन, वास्तविक समय जीयूआई नियमित अस्पताल के कर्मचारियों, जैसे न्यूरोइंटेंसिविस्ट और नर्सों द्वारा ऑप्टिकल सिस्टम को अपनाने की सुविधा प्रदान कर सकता है। नैदानिक अनुसंधान उपकरण के रूप में डिफ्यूज ऑप्टिक्स को व्यापक रूप से अपनाने से शारीरिक रूप से सार्थक डेटा की निगरानी करने की क्षमता बढ़ने की क्षमता है और अंततः यह प्रदर्शित कर सकता है कि डिफ्यूज ऑप्टिक्स वास्तविक समय में न्यूरोक्रिटिकल रोगियों की गैर-आक्रामक निगरानी के लिए एक अच्छा विकल्प है।

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Protocol

प्रोटोकॉल को कैंपिनास विश्वविद्यालय की स्थानीय समिति (प्रोटोकॉल संख्या 56602516.2.0000.5404) द्वारा अनुमोदित किया गया था। माप से पहले रोगी या कानूनी प्रतिनिधि से लिखित सूचित सहमति प्राप्त की गई थी। हमने उन रोगियों की निगरानी की जो कैंपिनास विश्वविद्यालय में क्लीनिक अस्पताल में भर्ती हुए थे, या तो इस्केमिक स्ट्रोक या पूर्ववर्ती परिसंचरण को प्रभावित करने वाले सबरैक्नोइड रक्तस्राव के निदान के साथ। पीछे के परिसंचरण को प्रभावित करने वाले इस्केमिक स्ट्रोक वाले रोगियों, ऊंचा इंट्राक्रैनील दबाव के कारण डिकंप्रेसिव क्रैनेक्टोमी वाले रोगियों और अन्य न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों (मनोभ्रंश, पार्किंसंस या किसी अन्य बीमारी जो कॉर्टिकल शोष से जुड़े हो सकते हैं) वाले रोगियों को अध्ययन प्रोटोकॉल से बाहर रखा गया था।

1. सिस्टम को आईसीयू में ले जाने से पहले तैयारी

  1. सभी तंतुओं को प्रासंगिक लेजर और डिटेक्टरों से कनेक्ट करें, और सुनिश्चित करें कि वे ऑप्टिकल जांच (चित्रा 1 बी) से ठीक से जुड़े हुए हैं।
  2. जांचें कि कमरे में चमकने वाले लेजर से बचने के लिए ऑप्टिकल जांच को काले कपड़े से कवर किया गया है।
  3. सिस्टम पावर स्विच को 'ऑन' स्थिति में बदलें। सिस्टम को पावर देने के बाद, 30 सेकंड प्रतीक्षा करें और फिर डीसीएस लेजर कुंजी स्विच को 'ऑन' स्थिति में बदल दें। सिस्टम संचालित होने पर एफडी-डॉस लेजर स्वचालित रूप से चालू हो जाते हैं।
  4. जबकि सिस्टम तैयार किया जा रहा है, प्रतिभागी या कानूनी प्रतिनिधि से सहमति प्राप्त करें। सहमति प्राप्त करने के बाद, गाड़ी को रोगी के कमरे में लाएं।
    नोट: चूंकि हाइब्रिड सिस्टम में एक अंतर्निहित बैटरी है जो 45 मिनट तक चलती है, इसलिए इसे परिवहन के दौरान बंद करने की आवश्यकता नहीं है।

2. डॉस सिस्टम की अंशांकन और लाभ सेटिंग्स

  1. आईसीयू में पहुंचने पर, कुंजी को 'ऑफ' स्थिति में स्विच करके डीसीएस लेजर को बंद कर दें।
  2. 'कैलिब्रेट' चिह्नित ठोस फैंटम से शुरू करते हुए, नीचे दिए गए चरणों का पालन करके एफडी-डॉस सॉफ्टवेयर (बॉक्सी, आईएसएस) पर अंशांकन प्रक्रिया चलाएं।
    1. 'फ़ाइल' मेनू पर, 'लोड सेटिंग्स फ़ाइल' विकल्प पर क्लिक करके उपयोग की जा रही जांच के लिए उपयुक्त सेटिंग्स फ़ाइल लोड करें।
    2. सतह के साथ एक अच्छा संपर्क सुनिश्चित करते हुए, प्रेत के घुमावदार पक्ष पर जांच रखें और फिर एफडी-डॉस सॉफ्टवेयर में 'ऑप्टिमाइज़ ऑल डिटेक्टर्स' बटन पर क्लिक करके पीएमटी पूर्वाग्रह वोल्टेज को अनुकूलित करें।
    3. 'कैल्क वेवफॉर्म कैलिब' विकल्प पर क्लिक करके कई स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करणों के लिए अंशांकन चलाएं। ऑप्टिकल प्रोप्स के लिए मान। और 'कैलिब्रेट' मेनू से कई दूरी'
    4. 'टेक्स्ट-मोन' मेनू से 'उपयोगकर्ता-परिभाषित गणना' विकल्प खोलें ताकि यह जांचा जा सके कि मापा ऑप्टिकल गुण पूर्वनिर्दिष्ट मानों (ठोस प्रेत में लिखे गए) से मेल खाते हैं, और यह कि फिटिंग आर2 एक के करीब है।
  3. अंशांकन पर्याप्त था, यह सुनिश्चित करने के लिए 'चेक' के रूप में चिह्नित प्रेत के ऑप्टिकल गुणों को मापने के लिए ऊपर दिए गए चरणों (चरण 2.2.3 को छोड़कर) को दोहराएं। मापा ऑप्टिकल गुणों को 10% के भीतर, प्रेतों में निर्दिष्ट मानों से मेल खाना चाहिए।
    सावधानी: परिवेश प्रकाश से प्रत्यक्ष रोशनी के कारण पीएमटी को नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए हर बार जांच को स्थानांतरित करने के लिए पीएमटी ('ऑल डिटेक्टर्स ऑफ' बटन पर क्लिक करके) को बंद करना सुनिश्चित करें।
  4. यदि अंशांकन पर्याप्त नहीं है, तो अंशांकन प्रक्रिया (चरण 2.2 और 2.3) को फिर से चलाएं। एफडी-डॉस सिस्टम का एक अच्छा अंशांकन सुनिश्चित करना एफडी-डॉस माप की वैधता के लिए आवश्यक है।

3. बेडसाइड पर प्रतिभागी की तैयारी

  1. जांच और रोगी माथे दोनों को साफ करने के लिए सैनिटाइजिंग वाइप्स का उपयोग करें।
  2. जांच (चित्रा 1 बी) पर डबल-साइडेड टेप रखें, यह सुनिश्चित करते हुए कि टेप ऑप्टिकल फाइबर युक्तियों के साथ सीधे संपर्क में नहीं है।
  3. विषय पर एक लेजर सुरक्षा गूगल रखें।
  4. प्रोब को रीजन-ऑफ-इंटरेस्ट (आरओआई) पर रखें और विषय के सिर के चारों ओर लोचदार पट्टियों को लपेटें। हालांकि एफडी-डॉस और डीसीएस के लिए सख्ती से आवश्यक नहीं है, लेकिन परिवेश प्रकाश के कारण शोर को कम करने के लिए ऑप्टिकल जांच को काले कपड़े या काली पट्टी से कवर करने की सलाह दी जाती है।
    नोट: यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि लोचदार पट्टा न तो बहुत तंग है और न ही बहुत ढीला है। यदि पट्टा बहुत तंग है तो यह रोगी को महत्वपूर्ण असुविधा का कारण बन सकता है, और यदि पट्टा बहुत ढीला है तो इससे खराब डेटा गुणवत्ता हो सकती है क्योंकि डबल-साइडेड टेप जांच को बनाए रखने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है।
  5. रोगी के माथे पर जांच ठीक से सुरक्षित होने के बाद, कुंजी को 'ऑन' स्थिति में स्विच करके डीसीएस लेजर चालू करें।
    चेतावनी: डीसीएस प्रणाली एक क्लास 3 बी लेजर का उपयोग करती है जो आंखों के संपर्क के लिए खतरनाक है। लेजर को चालू करना बहुत महत्वपूर्ण है जब जांच रोगी के माथे से ठीक से जुड़ी हो।

4. डेटा गुणवत्ता मूल्यांकन

  1. जीयूआई के साथ डेटा प्राप्त करना शुरू करने से पहले, जीयूआई के 'सेटिंग्स' टैब में डीसीएस स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण लिखें।
    नोट: डीसीएस सिस्टम को अंशांकन चरण की आवश्यकता नहीं है, लेकिन वास्तविक समय के विश्लेषण के लिए स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण का उचित इनपुट आवश्यक है (विवरण के लिए पूरक सामग्री देखें)।
  2. जीयूआई में 'स्टार्ट' बटन दबाकर अधिग्रहण सॉफ़्टवेयर प्रारंभ करें और एफडी-डॉस सॉफ़्टवेयर में डॉस सिग्नल की जांच करें:
    1. पीएमटी पूर्वाग्रह वोल्टेज को अनुकूलित करने के लिए एफडी-डॉस सॉफ्टवेयर में 'ऑप्टिमाइज़ ऑल डिटेक्टर्स' बटन पर क्लिक करें।
    2. 'टेक्स्ट-मोन' मेनू से 'उपयोगकर्ता परिभाषित गणना' विकल्प में ऑप्टिकल गुणों और डॉस फिटिंग के आर2 की जांच करें। आर2 गुणांक एकता के करीब होना चाहिए और, अंगूठे के नियम के रूप में, मानव रोगियों का अवशोषण गुणांक 0.05 और 0.2 सेमी -1 के भीतर होना चाहिए, जबकि प्रकीर्णन गुणांक 6 और 13 सेमी -113 के भीतर होना चाहिए।
  3. जीयूआई के 'सहसंबंध वक्र' टैब में डीसीएस सिग्नल की जांच करें।
    1. स्विच को 'ऑन' स्थिति में मोड़कर डीसीएस डिटेक्टरों को चालू करें।
    2. सुनिश्चित करें कि प्रत्येक डीसीएस डिटेक्टर पर्याप्त प्रकाश तीव्रता को माप रहा है। अंगूठे के नियम के रूप में, 10 kHz से अधिक की आवश्यकता होती है।
    3. यदि मापी गई तीव्रता 800 kHz से अधिक है, तो डिटेक्टरों को नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए फोटॉन गिनती को कम करने के लिए एक तटस्थ घनत्व फ़िल्टर का उपयोग करें। यह आमतौर पर छोटे (< 1 सेमी) स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण के लिए एक समस्या है।
      नोट: डीसीएस डिटेक्टरों को संभावित रूप से नुकसान पहुंचाने के अलावा, 800 kHz से अधिक फोटॉन गिनती डिटेक्टर में गैर-रैखिक प्रभावों के कारण त्रुटियां भी ला सकती है।
    4. एक अच्छा त्वचा युग्मन सुनिश्चित करने के लिए ऑटोकोरिलेशन वक्रों की जांच करें ( प्रतिनिधि परिणाम और चित्रा 2 देखें) और यदि आवश्यक हो तो ऑप्टिकल जांच को फिर से स्थापित करें।
    5. यदि पिछले चरण में जांच की पुनर्स्थापना आवश्यक थी, तो चरण 4.2 और 4.3 दोहराएं। इन चरणों को कई बार दोहराने की आवश्यकता हो सकती है।
      नोट: जांच स्थानांतरित होने पर डीसीएस और एफडी-डॉस डिटेक्टरों को हर बार बंद किया जाना चाहिए। डीसीएस डिटेक्टरों को बंद करने के लिए, मैन्युअल रूप से स्विच को 'ऑफ' स्थिति में ले जाएं। एफडी-डॉस सॉफ्टवेयर में 'ऑल डिटेक्टर ऑफ' बटन पर क्लिक करके एफडी-डॉस डिटेक्टर को बंद कर दिया जाता है।
  4. जब जांच और त्वचा के बीच एक अच्छा संपर्क प्राप्त हो जाता है, तो जीयूआई में 'स्टॉप' बटन पर क्लिक करके डेटा संग्रह बंद कर दें। फिर, प्रयोग और रोगी पहचानकर्ताओं को 'फ़ोल्डर' टेक्स्टबॉक्स में सेट करें और 'फ़ाइल नाम' टेक्स्टबॉक्स में ROI नाम लिखें।
  5. GUI में 'स्टार्ट' बटन दबाकर डेटा अधिग्रहण प्रारंभ करें।
  6. प्रोटोकॉल द्वारा आवश्यक होने तक पहले ROI में डेटा एकत्र करें। यदि आवश्यक हो, तो जांच को अन्य आरओआई में ले जाएं और माप दोहराएं।
    नोट: अध्ययन लक्ष्यों के आधार पर निगरानी अवधि भिन्न हो सकती है।

5. माप के दौरान प्रयोगकर्ता के लिए विचार

  1. माप शुरू करने के बाद, जीयूआई के 'प्रयोग जानकारी' टैब में संबंधित रोगी जानकारी (जैसे, चोट का प्रकार और स्थान, प्रशासित दवाएं, आयु, लिंग, आदि) लिखें।
  2. सुनिश्चित करें कि निगरानी अवधि के दौरान हुई किसी भी प्रासंगिक घटना को जीयूआई पर 'मार्क' बटन पर क्लिक करके चिह्नित किया गया है। प्रत्येक चिह्न के बाद, जीयूआई के 'प्रयोग जानकारी' टैब में घटना विवरण लिखना सुनिश्चित करें।

6. डेटा संग्रह बंद करें

  1. GUI में 'स्टॉप' बटन दबाकर डेटा संग्रह बंद करें।
  2. एफडी-डॉस सॉफ्टवेयर में दो लाल वर्गों के रूप में दर्शाए गए स्टॉप डेटा अधिग्रहण और रिकॉर्डिंग बटन दबाकर एफडी-डॉस सॉफ़्टवेयर को रोकें।
  3. स्विच को 'ऑफ' स्थिति में पलटकर डीसीएस डिटेक्टरों को बंद करें और कुंजी को 'ऑफ' स्थिति में मोड़कर डीसीएस लेजर को बंद करें।
  4. 'ऑल डिटेक्टर्स ऑफ' बटन पर क्लिक करके एफडी-डॉस मॉड्यूल के पीएमटी को बंद करें।
  5. रोगी के सिर से जांच को हटा दें और जांच से दो तरफा टेप हटा दें। फिर, जांच को सैनिटाइजिंग वाइप्स के साथ साफ करें।
  6. प्रत्येक ठोस प्रेत के ऑप्टिकल गुणों के माप को जितनी जल्दी हो सके दोहराएं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि अंशांकन पूरे निगरानी सत्र में पर्याप्त रहा (चरण 4.2.2 देखें)।
    नोट: आदर्श रूप से, अंशांकन चरण रोगी के सिर से ऑप्टिकल जांच को हटाने के ठीक बाद किया जाना चाहिए (चरण 6.6)। हालांकि, समय के मुद्दों के कारण, अगले खंड में प्रस्तुत उदाहरणों में यह भंडारण सुविधा में किया गया था।
  7. सिस्टम और उसके सामान को सैनिटाइजिंग वाइप्स से साफ करें।
  8. गाड़ी को वापस भंडारण कक्ष में ले जाएं।

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Representative Results

आदर्श रूप से, डीसीएस मॉड्यूल के साथ प्राप्त सामान्यीकृत ऑटोकोरिलेशन वक्र शून्य देरी-समय बहिर्वेशन (एकल-मोड फाइबर14 का उपयोग करते समय) पर लगभग 1.5 होना चाहिए, और वक्रों को लंबे समय तक देरी के समय 1 तक क्षय होना चाहिए। वक्र चिकनी होना चाहिए, और इसमें लंबे स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण के लिए तेजी से क्षय होना चाहिए। एक अच्छा ऑटोकोरिलेशन का एक उदाहरण चित्रा 2 ए में दिखाया गया है। चित्रा 2 बी एक खराब ऑटो-सहसंबंध वक्र का एक उदाहरण दिखाता है; इस उदाहरण में विभिन्न स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करणों के लिए वक्रों को अलग करना संभव नहीं है। चित्रा 2 सी एक खराब ऑटो-सहसंबंध वक्र का एक और उदाहरण दिखाता है, जिसमें वक्र की पूंछ उपयोग किए गए मॉडल से मेल नहीं खाती थी। दोनों वक्रों (चित्रा 2बी, सी) में समस्या या तो त्वचा पर जांच के खराब युग्मन से संबंधित है या स्रोत से सीधे छोटे स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण में प्रकाश रिसाव से संबंधित है।

नैदानिक व्यवहार में परिवर्तन से संबंधित होने से पहले वास्तविक समय में देखे गए परिवर्तनों की सही व्याख्या करने के लिए अलग-अलग समय खिड़कियों पर न्यूरोफिज़ियोलॉजी को प्रदर्शित करने के महत्व के एक उदाहरण के रूप में, चित्रा 3 एक बेहोश स्ट्रोक रोगी से निगरानी सत्र की समय-श्रृंखला दिखाता है, जैसा कि महत्वपूर्ण देखभाल कर्मियों द्वारा जीयूआई पर देखा गया है। निगरानी सत्र के हिस्से के दौरान, चिकित्सक रोगी के ब्रोन्कियल और मौखिक स्राव ( चित्रा 3 में छायांकित क्षेत्र द्वारा दर्शाया गया) को चूषण कर रहे थे। हस्तक्षेप से प्रेरित रोगी की गति स्पष्ट रूप से ऑप्टिकल सिग्नल को परेशान करती है, जो ऑप्टिकल मापदंडों में अभौतिक स्पाइक्स की ओर जाता है; इसलिए, इन परिवर्तनों के लिए किसी भी शारीरिक अर्थ का श्रेय देना मुश्किल है। हस्तक्षेप के तुरंत बाद, हेमोडायनामिक पैरामीटर हस्तक्षेप से पहले लगभग समान मूल्यों पर लौट आए, जैसा कि एक स्थिर रोगी के लिए अपेक्षित था। यह उदाहरण न्यूरो-आईसीयू में वास्तविक समय प्रणाली की स्थिरता को दर्शाता है, साथ ही विभिन्न अस्थायी खिड़कियों पर रोगी के हेमोडायनामिक्स का विश्लेषण करने के महत्व को भी दर्शाता है।

न्यूरो-आईसीयू में सार्थक जानकारी प्रदान करने के लिए हाइब्रिड डिफ्यूज ऑप्टिकल डिवाइस की व्यवहार्यता को स्पष्ट करने के लिए, हम मधुमेह, उच्च रक्तचाप और कंजेस्टिव हार्ट फेलियर के इतिहास के साथ एक 50 वर्षीय महिला के मामले को प्रस्तुत करते हैं, जिसे बाएं तरफा हेमिपेरेसिस के साथ भर्ती कराया गया था और दाएं एमसीए (एनआईएच स्ट्रोक स्केल = 11) के रोड़ा के कारण इस्केमिक स्ट्रोक पाया गया था। चित्रा 4 अस्पताल में भर्ती होने के बाद तेरहवें दिन औसत ऑप्टिकल-व्युत्पन्न मापदंडों और सीटी स्कैन को दर्शाता है, जबकि रोगी को इंजेक्शन और बेहोश किया गया था। इस निगरानी सत्र के दौरान, इप्सियल माथे में सीबीएफ और सीएमआरओ2 सममित क्षेत्र में उनके कॉन्ट्रालेशनल मापदंडों की तुलना में काफी कम थे। यह परिणाम एक बड़े पोत इस्किमिया के कारण छिड़काव घाटे और बाद के ऊतक परिगलन के अनुरूप है। विशेष रूप से, हालांकि सीबीएफ इप्सिलेशनल गोलार्ध में कम था, दोनों गोलार्धों में एक उच्च ओईएफ पाया गया था। यह दुख छिड़काव के विचार के अनुरूप हो सकता है, एक ऐसी स्थिति जिसमें कम (लेकिन गैर-शून्य) सीबीएफ के बावजूद उच्च ऑक्सीजन की खपत (उच्च ओईएफ) होती है क्योंकि ऊतक वसूली को बढ़ावा देने का प्रयास करता है 8,51,52। वर्तमान में, न्यूरो-आईसीयू में दुख छिड़काव का निदान करना मुश्किल है। यद्यपि दुख छिड़काव का पता लगाने के लिए डिफ्यूज ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी की संवेदनशीलता का आकलन करने के लिए तीव्र इस्केमिक स्ट्रोक रोगियों के साथ एक बड़े अध्ययन की आवश्यकता होती है, यह उदाहरण वास्तविक समय में नैदानिक रूप से महत्वपूर्ण जानकारी का आकलन करने के लिए डिफ्यूज ऑप्टिकल सिस्टम की क्षमता को प्रदर्शित करता है।

अंत में, हम एक 62 वर्षीय महिला से प्राप्त अनुदैर्ध्य परिणामों को प्रस्तुत करते हैं, जिसे गंभीर दाएं मध्य सेरेब्रल धमनी (एमसीए) एन्यूरिज्मल सबरैक्नॉइड रक्तस्राव के कारण न्यूरो-आईसीयू में भर्ती कराया गया था, जिसमें हंट एंड हेस स्केल पर ग्रेड वी (यानी, खराब परिणाम और जीवित रहने की कम संभावना की भविष्यवाणी) 53 और फिशर स्केल पर ग्रेड III (यानी, ग्रेड III) था। वासोस्पाज्म का कम से उच्च जोखिम)54. इस रोगी को अस्पताल में भर्ती होने के दौरान निगरानी की गई थी, और सभी सेरेब्रल हेमोडायनामिक पैरामीटर रोगी की स्थिति के नैदानिक विकास के अनुरूप थे। हम इच्छुक पाठक को हाल ही में प्रकाशित केस-रिपोर्ट का उल्लेख करते हैं जिसमें इस मामले का पूरा विवरणहोता है। अलग-अलग दिनों में माप करने की व्यवहार्यता को स्पष्ट करने के लिए, चित्रा 5 ऊपर वर्णित मामले के अस्पताल में भर्ती होने के दौरान कई सत्रों में सिस्टम के साथ एकत्र किए गए डेटा का ऑफ़लाइन विश्लेषण दिखाता है और रेफरी .9 में विवरण में प्रस्तुत किया गया है। यहां, प्रत्येक शारीरिक पैरामीटर के लिए पार्श्वता सूचकांक (एलआई) की गणना की गई थी:

Equation 1

जहां एक्स मापा गया चर (यानी, सीबीएफ, ओईएफ, सीएमआरओ 2) का प्रतिनिधित्व करता है, और सबस्क्रिप्ट मस्तिष्क गोलार्ध को दर्शाता है। एलआई के साथ पूरे अस्पताल में भर्ती होने पर प्रत्येक गोलार्ध में अंतर की तुलना करना संभव है। पार्श्वता सूचकांक को विभिन्न नैदानिकपरिदृश्यों 52,55,56,57 के लिए बहुत उपयोगी दिखाया गया है, और इसे दोनों गोलार्धों में क्रमिक रूप से सममित क्षेत्रों को मापकर यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल के साथ आसानी से मूल्यांकन किया जा सकता है। औसत धमनी दबाव (एमएपी) न्यूरो-आईसीयू में उपलब्ध एक स्वतंत्र उपकरण के साथ एकत्र किया गया था, और इसे संदर्भ के लिए चित्रा 5 में भी दिखाया गया है।

चित्रा 5 के सावधानीपूर्वक विश्लेषण से हेमिस्फेरिक हानि की दो महत्वपूर्ण अवधियों का पता चलता है। अस्पताल में भर्ती होने के बाद पहले और तीसरे दिनों के बीच पहली अवधि हुई, जिसमें इप्सिलेशनल आरओआई में सभी न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल पैरामीटर सममित कॉन्ट्रालेशनल आरओआई की तुलना में अधिक बढ़ गए। अस्पताल में भर्ती होने के बाद तीसरे दिन एलआई में यह वृद्धि प्रभावित ऊतक के चयापचय संतुलन को बहाल करने के लिए एक संभावित होमियोस्टैटिक प्रयास का संकेत हो सकती है। दूसरी अवधि के दौरान, अस्पताल में भर्ती होने के तीसरे दिन के बाद, एलआई लगातार कम हो गया, जो रोगी की बिगड़ती स्थिति के अनुरूप था। इस मामले में, अस्पताल में भर्ती होने के 9 दिनों के बाद रोगी की मृत्यु हो गई।

Figure 1
चित्रा 1: एक गहन देखभाल इकाई के अंदर रोगियों की निगरानी के लिए विकसित ऑप्टिकल वातावरण। (ए) हाइब्रिड डिफ्यूज ऑप्टिकल सिस्टम एक आवृत्ति-डोमेन डिफ्यूज ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी (डॉस) मॉड्यूल और एक डिफ्यूज सहसंबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी (डीसीएस) मॉड्यूल को जोड़ती है। (बी) इस अध्ययन में प्रस्तावित अनुकूलन योग्य जांच में डीसीएस के लिए डिफ़ॉल्ट 4 स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण (0.7, 1.5, 2.5 और 3.0 सेमी) और डॉस के लिए 4 स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण (1.5, 2.0, 2.5 और 3.0 सेमी) हैं। सादगी के लिए, यहां प्रस्तुत उदाहरणों ने केवल डीसीएस के लिए 2.5 सेमी स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण का उपयोग किया। (सी) रियल-टाइम ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (जीयूआई) डिफ्यूज ऑप्टिकल सिस्टम को नियंत्रित करता है, और मापा सेरेब्रल रक्त प्रवाह (सीबीएफ), ऑक्सीजन निष्कर्षण अंश (ओईएफ) और ऑक्सीजन की सेरेब्रल चयापचय दर (सीएमआरओ2) को वास्तविक समय में प्रदर्शित करता है, दोनों 5 मिनट की समय विंडो (बाएं पैनल) के भीतर, और 2 घंटे की समय विंडो (दाएं पैनल) के भीतर। जीयूआई के निचले भाग पर, शोधकर्ता डेटा संग्रह को शुरू करने और रोकने के लिए बटन दबा सकता है, तुलना के लिए बेसलाइन अवधि प्राप्त करने और किसी भी प्रासंगिक हस्तक्षेप को चिह्नित करने के लिए। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 2
चित्रा 2: डीसीएस मॉड्यूल के लिए प्रतिनिधि ऑटोकोरिलेशन वक्र। (ए) एक अच्छे ऑटोकोरिलेशन का एक उदाहरण, जो शून्य देरी-समय पर लगभग 1.5 था और लंबे समय तक देरी के समय में 1 तक क्षय हो गया। जैसा कि अपेक्षित था, लंबे स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण के लिए ऑटोकोरिलेशन वक्र तेजी से क्षय हो गए। (बी) एक खराब ऑटो-सहसंबंध वक्र का एक उदाहरण, जहां विभिन्न स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करणों के लिए वक्रों को अलग करना संभव नहीं है। (सी) एक खराब ऑटो-सहसंबंध वक्र का एक और उदाहरण, जिसमें वक्र की पूंछ उपयोग किए गए मॉडल से मेल नहीं खाती थी। (बी) और (सी) में समस्याएं या तो त्वचा पर जांच के खराब युग्मन से संबंधित हैं या स्रोत से सीधे छोटे स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण में प्रकाश रिसाव से संबंधित हैं। शोधकर्ता जीयूआई पर 'सहसंबंध वक्र' टैब पर वक्रों को देख सकता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 3
चित्रा 3: बेहोश स्ट्रोक रोगी से एक निगरानी सत्र का सेरेब्रल फिजियोलॉजी, जैसा कि क्रिटिकल केयर कर्मियों द्वारा जीयूआई पर देखा जाएगा। जीयूआई सेरेब्रल रक्त प्रवाह (सीबीएफ, लाल रंग में), ऑक्सीजन निष्कर्षण अंश (ओईएफ, नीले रंग में) और ऑक्सीजन की सेरेब्रल चयापचय दर (सीएमआरओ2, हरे रंग में) को वास्तविक समय में (ए) छोटी (यानी, 5 मिनट) और (बी) लंबी (यानी, 2 घंटे) समय खिड़कियों के साथ-साथ पिछले 5 मिनट में (सी) औसत मूल्य प्रदर्शित करता है। इस निगरानी सत्र के हिस्से के दौरान, चिकित्सक रोगी के ब्रोन्कियल और मौखिक स्राव ( बी में छायांकित क्षेत्र द्वारा दर्शाया गया) को चूषण कर रहे थे। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 4
चित्रा 4: अस्पताल में भर्ती होने के बाद तेरहवें दिन दाहिने मध्य-सेरेब्रल धमनी में गंभीर इस्केमिक स्ट्रोक का निदान करने वाले रोगी की न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल जानकारी। (ए) सेरेब्रल रक्त प्रवाह (सीबीएफ), ऑक्सीजन निष्कर्षण अंश (ओईएफ), ऑक्सीजन की सेरेब्रल मेटाबोलिक दर (सीएमआरओ2) और कुल हीमोग्लोबिन एकाग्रता (एचबीटी) को कॉन्ट्रालेशनल और इप्सिलेशनल गोलार्धों में डिफ्यूज ऑप्टिकल सिस्टम के साथ मापा जाता है। (बी) रोगी के एकल-दिवसीय माप से कम्प्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) स्कैन। सीटी छवियों में लाल क्षेत्र अनुमानित ऑप्टिकल संवेदनशीलता क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करते हैं और बैंगनी दीर्घवृत्त अनुमानित चोट स्थान दिखाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

Figure 5
चित्रा 5: उच्च श्रेणी के एन्यूरिज्मल सबरैक्नॉइड हेमरेज (एएसएएच) के बाद 62 वर्षीय महिला रोगी में ऑप्टिकल रूप से व्युत्पन्न शारीरिक मापदंडों के लिए पार्श्वता सूचकांक का अस्थायी विकास। कॉन्ट्रालेशनल आरओआई में परिवर्तन की तुलना में इप्सिलेशनल रीजन ऑफ इंटरेस्ट (आरओआई) में परिवर्तन सेरेब्रल रक्त प्रवाह (सीबीएफ, लाल सर्कल), ऑक्सीजन निष्कर्षण अंश (ओईएफ, ब्लू डायमंड) और ऑक्सीजन की सेरेब्रल चयापचय दर (सीएमआरओ 2, हरे त्रिकोण) के लिएबाईं धुरी में दिखाए गए हैं। माध्य धमनी दबाव (एमएपी, ग्रे वर्ग) का विकास स्वतंत्र रूप से एकत्र किया गया था, और तुलना के लिए दाएं अक्ष में दिखाया गया है। प्रत्येक बिंदु की त्रुटि पट्टियाँ निगरानी सत्र में प्रत्येक पैरामीटर के मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करती हैं। कुछ दिनों के लिए, मानक विचलन दिखाने के लिए बहुत छोटा था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Discussion

इस पेपर ने एक हाइब्रिड ऑप्टिकल सिस्टम प्रस्तुत किया जो बगल में न्यूरोक्रिटिकल रोगियों के सेरेब्रल रक्त प्रवाह, सेरेब्रल ऑक्सीजनेशन और सेरेब्रल ऑक्सीजन चयापचय के बारे में वास्तविक समय की जानकारी प्रदान कर सकता है। डिफ्यूज ऑप्टिकल तकनीकों के उपयोग को पहले नैदानिक परिदृश्यों में गैर-इनवेसिव, बेडसाइड मॉनिटरिंग के लिए एक संभावित मार्कर के रूप में संबोधित किया गया था। एक पिछले अध्ययन ने नैदानिक पहलुओं और एक केस रिपोर्ट 9 के माध्यम से न्यूरो-आईसीयू में अस्पताल में भर्ती होने के दौरान ऑप्टिकल निगरानी की व्यवहार्यता पर ध्यान केंद्रितकिया। इस काम का फोकस डिफ्यूज ऑप्टिक्स के साथ वास्तविक समय की निगरानी से संबंधित प्रासंगिक और अभिनव पहलुओं का विस्तार करना है। विशेष रूप से, इस पेपर ने एक वास्तविक समय जीयूआई का प्रस्ताव दिया जो चिकित्सकों के लिए स्पष्ट और उपयोगी जानकारी प्रदान करता है। जीयूआई विभिन्न समय अवधियों की आसान तुलना के लिए अनुमति देता है, जो नैदानिक रूप से प्रासंगिक डेटा की व्याख्या के लिए महत्वपूर्ण है। यहां प्रस्तुत जीयूआई के कार्यान्वयन को सॉफ्टवेयर-सहसंबंध के आधार पर डीसीएस सिस्टम के लिए आसानी से अनुवादित किया जा सकता है, इस चेतावनी के साथ कि वास्तविक समय प्रदर्शन आवृत्ति ~ 20 हर्ट्ज तक सीमित होनी चाहिए। भविष्य में, प्रस्तावित प्रोटोकॉल द्वारा प्रदान की गई वास्तविक समय की जानकारी का उपयोग चिकित्सा का मार्गदर्शन करने के लिए किया जा सकता है, संभावित रूप से न्यूरोक्रिटिकल रोगियों के नैदानिक परिणाम में सुधार।

यह काम एक अनुकूलन योग्य ऑप्टिकल जांच के उपयोग का भी प्रस्ताव करता है जो विभिन्न सेटिंग्स को संबोधित कर सकता है और इसलिए चिकित्सकों के लिए विभिन्न उद्देश्यों और आवश्यकताओं के अनुरूप है। स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण का उचित चयन डिफ्यूज ऑप्टिक्स की मस्तिष्क संवेदनशीलता को अधिकतम करने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है। ज्यादातर मामलों में, वयस्कों में डीसीएस माप के लिए एक इष्टतम जांच में कम से कम एक छोटा (< 1 सेमी) और एक लंबा (> 2.5 सेमी) स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण होना चाहिए। लॉन्ग सोर्स-डिटेक्टर पृथक्करण को सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर) और सेरेब्रल संवेदनशीलता 12,14,16 के बीच सबसे अच्छा समझौता प्रदान करने के लिए दिखाया गया था, जबकि लघु पृथक्करण ज्यादातर अतिरिक्त-सेरेब्रल ऊतकों के प्रति संवेदनशील होता है और मस्तिष्क परिवर्तनों से अतिरिक्त-सेरेब्रलपरिवर्तनों को अलग करने के लिए उपयोगी होता है। . एफडी-डॉस के लिए, एक साधारण जांच जो वयस्कों में एसएनआर और सेरेब्रल संवेदनशीलता के बीच उचित समझौता प्रदान करती है, उसमें 4 स्रोत-डिटेक्टर अलगाव (1.5, 2.0, 2.5 और 3.0 सेमी) 58 होते हैं। एफडी-डॉस माप के लिए सबसे महत्वपूर्ण कदम अंशांकन प्रक्रिया है जो विभिन्न फाइबर (प्रोटोकॉल की धारा 2) से एसी और चरण परिवर्तनों की तुलना करने के लिए आवश्यक है। एफडी-डॉस प्रणाली के खराब अंशांकन से ऊतक के ऑप्टिकल गुणों के पुनर्प्राप्त मूल्यों में बड़ी त्रुटियां हो सकती हैं, जो सेरेब्रल ऑक्सीकरण और सेरेब्रल रक्त प्रवाह मूल्यों दोनों की सटीकता को प्रभावित करेगी। महत्व का, इस अध्ययन में प्रस्तावित प्रोटोकॉल एफडी-डॉस के लिए एक ऑप्टिकल जांच में ध्यान केंद्रित करता है जिसमें एक पीएमटी और कई प्रकाश स्रोत होते हैं। यहां वर्णित अंशांकन प्रक्रिया को कई डिटेक्टरों का उपयोग करके प्रयोगों के लिए संशोधित करने की आवश्यकता है। कई डिटेक्टरों का उपयोग करने वाले अध्ययनों के लिए, अंशांकन प्रक्रिया के दौरान पीएमटी के पूर्वाग्रह वोल्टेज को नहीं बदला जाना चाहिए, और इस प्रकार अंशांकन प्रेत के ऑप्टिकल गुणों का सावधानीपूर्वक चयन आवश्यक है।

सेरेब्रल ऑक्सीकरण माप के अलावा, डॉस मॉड्यूल सीबीएफ की गणना में भी सुधार करता है, क्योंकि डीसीएस मॉडल ऊतक के ऑप्टिकल गुणों पर भी निर्भर करता है। इस अध्ययन ने ऑप्टिकल गुणों और सेरेब्रल ऑक्सीकरण को पुनर्प्राप्त करने के लिए एकल मॉड्यूलेशन आवृत्ति के साथ एक वाणिज्यिक एफडी-डॉस प्रणाली को नियोजित किया। हालांकि, ऐसे अन्य विकल्प हैं जो अधिक सटीक जानकारी प्रदान कर सकते हैं, जैसे कि टाइम डोमेन डॉस या मल्टी-फ्रीक्वेंसी एफडी-डॉस सिस्टम 59,60,61,62,63,64। ये प्रणालियां प्रयोगात्मक जटिलता को कम कर सकती हैं क्योंकि उन्हें सेरेब्रल फिजियोलॉजी को ठीक करने के लिए एकल स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण की आवश्यकता होती है, जबकि यहां नियोजित पारंपरिक एफडी-डॉस को कई स्रोत-डिटेक्टर पृथक्करण की आवश्यकता होती है और इस प्रकार सिर से जुड़े कई फाइबर होते हैं। इसके अतिरिक्त, चूंकि इस प्रोटोकॉल की मुख्य रुचि सेरेब्रल फिजियोलॉजी में दीर्घकालिक रुझान थे, इसलिए इस अध्ययन ने इंटरलेव्ड डॉस और डीसीएस माप का संचालन करने का विकल्प चुना। भविष्य में, क्रॉस-संदूषण से बचने और नमूना आवृत्ति बढ़ाने के लिए, डॉस और डीसीएस डिटेक्टरों पर नॉच फिल्टर को शामिल करके एक साथ डॉस और डीसीएस माप प्राप्त करना संभव है।

वर्तमान प्रोटोकॉल की एक सीमा माथे पर जांच प्लेसमेंट का प्रतिबंध है। अब तक, बालों के माध्यम से डीसीएस माप प्राप्त करना मुश्किल है। यह मस्तिष्क के एक बड़े हिस्से को कवर करने वाले अपमान के लिए एक मुद्दा नहीं है, जैसा कि ज्यादातर न्यूरो-आईसीयू में होता है। हालांकि, माथे पर माप छोटे एमसीए या पीसीए स्ट्रोक के प्रति संवेदनशील नहीं हो सकता है, उदाहरण के लिए। ऑप्टिकल जांच के आगे के सुधार के साथ, बालों के माध्यम से मापना संभव हो सकता है, और सिस्टम को न्यूरो नेविगेशन डिवाइस के साथ जोड़कर एक छोटे से स्थानीय आरओआई पर माप करना संभव होगा। ऑप्टिकल जानकारी पर विस्तृत स्थानिक जानकारी एकत्र करके, हम फोकल सेरेब्रोवास्कुलर विकारों के कारण हेमोडायनामिक हानि के लिए डिफ्यूज ऑप्टिक्स की संवेदनशीलता में उल्लेखनीय सुधार की उम्मीद करते हैं।

अंत में, डिफ्यूज ऑप्टिकल तकनीकों की कुछ सीमाओं का उल्लेख करना महत्वपूर्ण है। सबसे पहले, डिफ्यूज ऑप्टिक्स अतिरिक्त-सेरेब्रल ऊतक के प्रति स्वाभाविक रूप से संवेदनशील है, और अतिरिक्त-सेरेब्रल और सेरेब्रल फिजियोलॉजी 65,66,67,68,69,70 में अंतर के लिए डेटा का बेहतर मॉडलिंग आवश्यक हो सकता है। इसके अतिरिक्त, सीबीएफ का डीसीएस माप ऊतक के खिलाफ ऑप्टिकल जांच के बाहरी दबाव के प्रति संवेदनशील है। उदाहरण के लिए, जांच दबाव को बढ़ाकर हम बाहरी ऊतकों में रक्त के प्रवाह को कम करते हैं, जो डीसीएस71,72,73 द्वारा मापा गया सीबीएफ भी कम करेगा। ध्यान दें, हालांकि, हालांकि जांच दबाव बढ़ने के कारण सीबीएफ कम हो गया है, सीबीएफ की हृदय गति स्पंदन अपरिवर्तितहै। दिलचस्प बात यह है कि एक्स्ट्रा-सेरेब्रल और सेरेब्रल फिजियोलॉजी को अलग करने के लिए बाहरी जांच दबाव के कारण सीबीएफ में इन परिवर्तनों का उपयोग करना संभवहै। अंत में, ऑप्टिकल व्युत्पन्न सीबीएफ में अधिक सामान्य नैदानिक इकाइयों (यानी, एमएल / 100 ग्राम ऊतक / मिनट) के बजाय भौतिक इकाइयां (यानी, सेमी2 / एस) होती हैं। कुछ लेखकों ने डॉस से पूर्ण सीबीएफ को पुनर्प्राप्त करने और डीसीएस से सीबीएफ सूचकांक को पूर्ण नैदानिक इकाइयों 74,75,76,77,78 तक कैलिब्रेट करने के लिए इंडोसाइनिन-ग्रीन (आईसीजी) के उपयोग का प्रस्ताव दिया है। हालांकि, आईसीजी से अंशांकन कारक की सटीकता को मस्तिष्क आघात के बाद मैक्रो और माइक्रोसर्क्युलेशन में असामान्यताओं के कारण विभिन्न स्थितियों में सीधे अनुवादित नहीं किया जा सकता है।

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Disclosures

लेखक (ओं) ने इस लेख के अनुसंधान, लेखकत्व और / या प्रकाशन के संबंध में हितों के निम्नलिखित संभावित टकरावों की घोषणा की: आरसी मेसक्विटा के पास एक पेटेंट आवेदन लंबित है और इस काम से संबंधित दो अन्य पेटेंट हैं (संयुक्त राज्य अमेरिका पेटेंट 10,342,488 और 10,064,554)। कोई भी लेखक वर्तमान में इन पेटेंट से रॉयल्टी या भुगतान प्राप्त नहीं करता है।

   

Acknowledgments

हम प्रोक 2012/02500-8 (आरएम), 2014/25486-6 (आरएफ) और 2013/07559-3 के माध्यम से साओ पाउलो रिसर्च फाउंडेशन (एफएपीईएसपी) द्वारा समर्थन को स्वीकार करते हैं। अध्ययन डिजाइन, डेटा संग्रह और विश्लेषण, प्रकाशित करने का निर्णय, या पांडुलिपि की तैयारी में फंडर्स की कोई भूमिका नहीं थी।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3D Printer Sethi3D S2 3D-printer used to print the customizable probes
Arduino UNO Arduino UNO REV3 Microcontroller responsible to interleave the DCS and FD-DOS measurements
DCS Correlator Correlator.com Flex11-16ch Component of the DCS module
DCS Dectectors IO Boards Excelitas Technology SPCM-AQ4C-IO Component of the DCS module
DCS Detectors Excelitas Technology SPCM-AQ4C Component of the DCS module
DCS Laser CrystaLaser DL785-120-SO Component of the DCS module
DCS Power supply Artesyn UMP10T-S2A-S2A-S2A-S2A-IES-00-A Component of the DCS module (power supply for the DCS detecto; 2, 5 and 30V)
FD-DOS fibers ISS Imagent supplies The fibers used for FD-DOS detection and illumination are provived by ISS
Flexible 3D printer material Sethi3D NinjaFlex Material used to print the flexible customizable probes
Imagent ISS Imagent FD-DOS module
Laser safety googles Thorlabs LG9
Multi-mode fiber Thorlabs FT400EMT Multi-mode fiber used for DCS illumination
Neutral density filter 1.0 OD Edmund Optics 53-705 Neutral density filter for the short source detector separations
Single-mode optical fiber Thorlabs 780HP Single-mode optical fiber used for the DCS detectors
System battery SMS NET4 System battery used for transportation

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References

  1. Papanikolaou, J., et al. Cardiac and central vascular functional alterations in the acute phase of aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Critical Care Medicine. 40 (1), 223-232 (2012).
  2. Sarrafzadeh, A. S., Vajkoczy, P., Bijlenga, P., Schaller, K. Monitoring in neurointensive care - The challenge to detect delayed cerebral ischemia in high grade aneurysmal SAH. Frontiers in Neurology. 5 (134), (2014).
  3. Messerer, M., Daniel, R. T., Oddo, M. Neuromonitoring after major neurosurgical procedures. Minerva Anestesiologica. 78 (7), 810-822 (2012).
  4. Le Roux, P., et al. Consensus summary statement of the International Multidisciplinary Consensus Conference on Multimodality Monitoring in Neurocritical Care: A statement for healthcare professionals from the Neurocritical Care Society and the European Society of Intensive Care Medicine. Intensive Care Medicine. 40 (9), 1189-1209 (2014).
  5. Roh, D., Park, S. Brain Multimodality Monitoring: Updated Perspectives. Current Neurology and Neuroscience Reports. 16 (6), 1-10 (2016).
  6. Oddo, M., Villa, F., Citerio, G. Brain multimodality monitoring: An update. Current Opinion in Critical Care. 18 (2), 111-118 (2012).
  7. Sandsmark, D. K., Kumar, M. A., Park, S., Levine, J. M. Multimodal Monitoring in Subarachnoid Hemorrhage. Stroke. 43 (5), 1440-1445 (2012).
  8. Baker, W. B., et al. Continuous non-invasive optical monitoring of cerebral blood flow and oxidative metabolism after acute brain injury. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 39 (8), 1469-1485 (2019).
  9. Menezes Forti, R., et al. Real-time non-invasive assessment of cerebral hemodynamics with diffuse optical spectroscopies in a neuro intensive care unit: an observational study. Frontiers in Medicine. 7 (147), (2020).
  10. Kim, M. N., et al. Noninvasive measurement of cerebral blood flow and blood oxygenation using near-infrared and diffuse correlation spectroscopies in critically brain-injured adults. Neurocritical Care. 12 (2), 173-180 (2010).
  11. Selb, J., et al. Prolonged monitoring of cerebral blood flow and autoregulation with diffuse correlation spectroscopy in neurocritical care patients. Neurophotonics. 5 (04), 1 (2018).
  12. Durduran, T., Choe, R., Baker, W. B., Yodh, A. G. Diffuse optics for tissue monitoring and tomography. Reports on Progress in Physics. 73 (7), 76701 (2010).
  13. Jacques, S. L. Optical properties of biological tissues: a review. Physics in Medicine and Biology. 58 (11), 37-61 (2013).
  14. Durduran, T., Yodh, A. G. Diffuse correlation spectroscopy for non-invasive, micro-vascular cerebral blood flow measurement. NeuroImage. 85, 5163 (2014).
  15. Durduran, T., et al. Diffuse optical measurement of blood flow, blood oxygenation, and metabolism in a human brain during sensorimotor cortex activation. Optics Letters. 29 (15), 1766 (2004).
  16. Selb, J., et al. Sensitivity of near-infrared spectroscopy and diffuse correlation spectroscopy to brain hemodynamics: simulations and experimental findings during hypercapnia. Neurophotonics. 1 (1), 15005 (2014).
  17. Shang, Y., Li, T., Yu, G. Clinical applications of near-infrared diffuse correlation spectroscopy and tomography for tissue blood flow monitoring and imaging. Physiological Measurement. 38 (4), 1-26 (2017).
  18. Mesquita, R. C., et al. Direct measurement of tissue blood flow and metabolism with diffuse optics. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 369 (1955), 4390-4406 (2011).
  19. Culver, J. P., et al. Diffuse optical tomography of cerebral blood flow, oxygenation, and metabolism in rat during focal ischemia. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 23 (8), 911-924 (2003).
  20. Valabrègue, R., Aubert, A., Burger, J., Bittoun, J., Costalat, R. Relation between Cerebral Blood Flow and Metabolism Explained by a Model of Oxygen Exchange. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 23 (5), 536-545 (2003).
  21. Farzam, P., et al. Shedding light on the neonatal brain: probing cerebral hemodynamics by diffuse optical spectroscopic methods. Scientific Reports. 7 (1), 15786 (2017).
  22. Wong, F. Cerebral blood flow measurements in the neonatal brain. Prenatal and Postnatal Determinants of Development. 109, 69-87 (2016).
  23. Busch, D. R., et al. Noninvasive optical measurement of microvascular cerebral hemodynamics and autoregulation in the neonatal ECMO patient. Pediatric Research. , 1-9 (2020).
  24. Dehaes, M., et al. Cerebral oxygen metabolism in neonatal hypoxic ischemic encephalopathy during and after therapeutic hypothermia. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 34 (1), 87-94 (2014).
  25. Ferradal, S. L., et al. Non-invasive assessment of cerebral blood flow and oxygen metabolism in neonates during hypothermic cardiopulmonary bypass: Feasibility and clinical implications. Scientific Reports. 7 (1), 44117 (2017).
  26. Busch, D. R., et al. Continuous cerebral hemodynamic measurement during deep hypothermic circulatory arrest. Biomedical Optics Express. 7 (9), 3461 (2016).
  27. Wang, D., et al. Fast blood flow monitoring in deep tissues with real-time software correlators. Biomedical Optics Express. 7 (3), 776 (2016).
  28. Ko, T. S., et al. Non-invasive optical neuromonitoring of the temperature-dependence of cerebral oxygen metabolism during deep hypothermic cardiopulmonary bypass in neonatal swine. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 40 (1), 187-203 (2018).
  29. Pennekamp, C. W. A. A., et al. Near-infrared spectroscopy can predict the onset of cerebral hyperperfusion syndrome after carotid endarterectomy. Cerebrovascular Diseases. 34 (4), 314-321 (2012).
  30. Pennekamp, C. W. A. A., Bots, M. L., Kappelle, L. J., Moll, F. L., de Borst, G. J. The Value of Near-Infrared Spectroscopy Measured Cerebral Oximetry During Carotid Endarterectomy in Perioperative Stroke Prevention. A Review. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 38 (5), 539-545 (2009).
  31. Shang, Y., et al. Cerebral monitoring during carotid endarterectomy using near-infrared diffuse optical spectroscopies and electroencephalogram. Physics in Medicine and Biology. 56 (10), 3015-3032 (2011).
  32. Delgado-Mederos, R., et al. Transcranial diffuse optical assessment of the microvascular reperfusion after thrombolysis for acute ischemic stroke. Biomedical Optics Express. 9 (3), 1262 (2018).
  33. Favilla, C. G., et al. Optical Bedside Monitoring of Cerebral Blood Flow in Acute Ischemic Stroke Patients During Head-of-Bed Manipulation. Stroke. 45 (5), 1269-1274 (2014).
  34. Gregori-Pla, C., et al. Early microvascular cerebral blood flow response to head-of-bed elevation is related to outcome in acute ischemic stroke. Journal of Neurology. 266 (4), 990-997 (2019).
  35. Kim, M. N., et al. Continuous optical monitoring of cerebral hemodynamics during head-of-bed manipulation in brain-injured adults. Neurocritical Care. 20 (3), 443-453 (2014).
  36. Ko, T., et al. Prediction of Return of Spontaneous Circulation During Cardiopulmonary Resuscitation using Frequency-Domain Diffuse Optical Spectroscopy in a Pediatric Swine Model of Asphyxial Cardiac Arrest. Biophotonics Congress: Biomedical Optics Congress 2018 (Microscopy/Translational/Brain/OTS). , (2018).
  37. Favilla, C. G., et al. Non-invasive respiratory impedance enhances cerebral perfusion in healthy adults. Frontiers in Neurology. 8, (2017).
  38. Favilla, C. G., et al. Perfusion Enhancement with Respiratory Impedance After Stroke (PERI-Stroke). Neurotherapeutics. 16 (4), 1296-1303 (2019).
  39. Ritzenthaler, T., et al. Cerebral near-infrared spectroscopy a potential approach for thrombectomy monitoring. Stroke. 48 (12), 3390-3392 (2017).
  40. Fantini, S., Sassaroli, A., Tgavalekos, K. T., Kornbluth, J. Cerebral blood flow and autoregulation: current measurement techniques and prospects for noninvasive optical methods. Neurophotonics. 3 (3), 31411 (2016).
  41. Parthasarathy, A. B., et al. Dynamic autoregulation of cerebral blood flow measured non-invasively with fast diffuse correlation spectroscopy. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 38 (2), 230-240 (2018).
  42. Kainerstorfer, J. M., Sassaroli, A., Tgavalekos, K. T., Fantini, S. Cerebral autoregulation in the microvasculature measured with near-infrared spectroscopy. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 35 (6), 959-966 (2015).
  43. Baker, W. B., et al. Noninvasive optical monitoring of critical closing pressure and arteriole compliance in human subjects. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 37 (8), 2691-2705 (2017).
  44. Lin, P. Y., et al. Non-invasive optical measurement of cerebral metabolism and hemodynamics in infants. Journal of Visualized Experiments. (73), e4379 (2013).
  45. Wintermark, P., Hansen, A., Warfield, S. K., Dukhovny, D., Soul, J. S. Near-infrared spectroscopy versus magnetic resonance imaging to study brain perfusion in newborns with hypoxic-ischemic encephalopathy treated with hypothermia. NeuroImage. 85, 287-293 (2014).
  46. Busch, D. R., et al. Detection of brain hypoxia based on noninvasive optical monitoring of cerebral blood flow with diffuse correlation spectroscopy. Neurocritical Care. 30 (1), 72-80 (2019).
  47. Davies, D. J., et al. Cerebral oxygenation in traumatic brain injury: Can a non-invasive frequency domain near-infrared spectroscopy device detect changes in brain tissue oxygen tension as well as the established invasive monitor. Journal of Neurotrauma. 36 (7), 1175-1183 (2019).
  48. Leal-Noval, S. R., et al. Invasive and noninvasive assessment of cerebral oxygenation in patients with severe traumatic brain injury. Intensive Care Medicine. 36 (8), 1309-1317 (2010).
  49. Fantini, S., Franceschini, M. A., Fishkin, J. B., Barbieri, B., Gratton, E. Quantitative determination of the absorption spectra of chromophores in strongly scattering media: a light-emitting-diode based technique. Applied Optics. 33 (22), 5204 (1994).
  50. Fantini, S., et al. Frequency-domain multichannel optical detector for noninvasive tissue spectroscopy and oximetry. Optical Engineering. 34 (1), 32 (1995).
  51. Carpenter, D. A., Grubb, R. L., Tempel, L. W., Powers, W. J. Cerebral oxygen metabolism after aneurysmal subarachnoid hemorrhage. Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 11 (5), 837-844 (1991).
  52. Johansen-Berg, H., et al. The role of ipsilateral premotor cortex in hand movement after stroke. Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A. 99 (22), 14518-14523 (2002).
  53. Hunt, W. E., Hess, R. M. Surgical risk as related to time of intervention in the repair of intracranial aneurysms. Journal of Neurosurgery. 28 (1), 14-20 (1968).
  54. Fisher, C. M., Kistler, J. P., Davis, J. M. Relation of Cerebral Vasospasm to Subarachnoid Hemorrhage Visualized by Computerized Tomographic Scanning. Neurosurgery. 6 (1), 1-9 (1980).
  55. Carey, J. R., et al. Analysis of fMRI and finger tracking training in subjects with chronic stroke. Brain. 125 (4), 773-788 (2002).
  56. Lindenberg, R., Renga, V., Zhu, L. L., Nair, D., Schlaug, G. Bihemispheric brain stimulation facilitates motor recovery in chronic stroke patients. Neurology. 75 (24), 2176-2184 (2010).
  57. Schaechter, J. D., et al. Motor recovery and cortical reorganization after constraint-induced movement therapy in stroke patients: A preliminary study. Neurorehabilitation and Neural Repair. 16 (4), 326-338 (2002).
  58. Dehaes, M., et al. Assessment of the frequency-domain multi-distance method to evaluate the brain optical properties: Monte Carlo simulations from neonate to adult. Biomedical Optics Express. 2 (3), 552 (2011).
  59. Fantini, S., Sassaroli, A. Frequency-domain techniques for cerebral and functional near-infrared spectroscopy. Front Neurosci. 14, 1-18 (2020).
  60. Blaney, G., Sassaroli, A., Pham, T., Fernandez, C., Fantini, S. Phase dual-slopes in frequency-domain near-infrared spectroscopy for enhanced sensitivity to brain tissue: First applications to human subjects. Journal of Biophotonics. 13 (1), 201960018 (2020).
  61. Abdalsalam, O., O'Sullivan, T. D., Howard, S., Zhang, Y. Self-calibrated frequency domain diffuse optical spectroscopy with a phased source array. Optical Tomography and Spectroscopy of Tissue XIII Conference. 1087403, 2 (2019).
  62. Applegate, M. B., Istfan, R. E., Spink, S., Tank, A., Roblyer, D. Recent advances in high speed diffuse optical imaging in biomedicine Recent advances in high speed diffuse optical imaging in biomedicine. APL Photonics. 5, 040802 (2020).
  63. Torricelli, A., et al. Time domain functional NIRS imaging for human brain mapping. NeuroImage. 85, 28-50 (2014).
  64. Pifferi, A., et al. New frontiers in time-domain diffuse optics , a review. Journal of Biomedical Optics. 21 (9), 091310 (2016).
  65. Gagnon, L., Desjardins, M., Jehanne-Lacasse, J., Bherer, L., Lesage, F. Investigation of diffuse correlation spectroscopy in multi-layered media including the human head. Optics Express. 16 (20), 15514 (2008).
  66. Verdecchia, K., et al. Assessment of a multi-layered diffuse correlation spectroscopy method for monitoring cerebral blood flow in adults. Biomedical Optics Express. 7 (9), 3659 (2016).
  67. Liemert, A., Kienle, A. Light diffusion in a turbid cylinder II Layered case. Optics Express. 18 (9), 9266 (2010).
  68. Hallacoglu, B., Sassaroli, A., Fantini, S. Optical characterization of two-layered turbid media for non-invasive, absolute oximetry in cerebral and extracerebral tissue. PLoS One. 8 (5), 64095 (2013).
  69. Alexandrakis, G., Busch, D. R., Faris, G. W., Patterson, M. S. Determination of the optical properties of two-layer turbid media by use of a frequency-domain hybrid Monte Carlo diffusion model. Applied Optics. 40 (22), 3810 (2001).
  70. Martelli, F., Sassaroli, A., Del Bianco, S., Yamada, Y., Zaccanti, G. Solution of the time-dependent diffusion equation for layered diffusive media by the eigenfunction method. Physical Review E - Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics. 67 (5), 14 (2003).
  71. Mesquita, R. C., et al. Influence of probe pressure on the diffuse correlation spectroscopy blood flow signal: extra-cerebral contributions. Biomedical Optics Express. 4 (7), 978 (2013).
  72. Wang, D., et al. Influence of probe pressure on the pulsatile diffuse correlation spectroscopy blood flow signal on the forearm and forehead regions. Neurophotonics. 6 (03), 1 (2019).
  73. Baker, W. B., et al. Pressure modulation algorithm to separate cerebral hemodynamic signals from extracerebral artifacts. Neurophotonics. 2 (3), 35004 (2015).
  74. He, L., et al. Noninvasive continuous optical monitoring of absolute cerebral blood flow in critically ill adults. Neurophotonics. 5 (04), 1 (2018).
  75. Milej, D., et al. Quantification of cerebral blood flow in adults by contrast-enhanced near-infrared spectroscopy: Validation against MRI. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. , (2019).
  76. Diop, M., Verdecchia, K., Lee, T. Y., St Lawrence, K. Calibration of diffuse correlation spectroscopy with a time-resolved near-infrared technique to yield absolute cerebral blood flow measurements. Biomedical Optics Express. 2 (7), 2068 (2011).
  77. Khalid, M., et al. Development of a stand-alone DCS system for monitoring absolute cerebral blood flow. Biomedical Optics Express. 10 (9), 4607 (2019).
  78. Kohl-Bareis, M., et al. Noninvasive monitoring of cerebral blood flow by a dye bolus method: Separation of brain from skin and skull signals. Journal of Biomedical Optics. 7 (3), 464 (2002).

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चिकित्सा अंक 165 डिफ्यूज ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी डिफ्यूज सहसंबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी सेरेब्रल रक्त प्रवाह सेरेब्रोवास्कुलर विकार न्यूरोक्रिटिकल मॉनिटरिंग स्ट्रोक गहन देखभाल इकाई

Erratum

Formal Correction: Erratum: Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies
Posted by JoVE Editors on 12/07/2022. Citeable Link.

An erratum was issued for: Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies. The Authors section was updated from:

Rodrigo Menezes Forti1,2
Marilise Katsurayama2,3
Lenise Valler2,3
Andrés Quiroga1,2
Luiz Simioni1
Julien Menko4
Antonio L. E. Falcão3
Li Min Li2,5
Rickson C. Mesquita1,2
1Institute of Physics, University of Campinas
2Brazilian Institute of Neuroscience and Neurotechnology
3Clinical Hospital, University of Campinas
4Department of Emergency Medicine, Albert Einstein College of Medicine
5School of Medical Sciences, University of Campinas

to:

Rodrigo Menezes Forti1,2
Marilise Katsurayama2,3
Giovani Grisotti Martins1
Lenise Valler2,3
Andrés Quiroga1,2
Luiz Simioni1
Julien Menko4
Antonio L. E. Falcão3
Li Min Li2,5
Rickson C. Mesquita1,2
1Institute of Physics, University of Campinas
2Brazilian Institute of Neuroscience and Neurotechnology
3Clinical Hospital, University of Campinas
4Department of Emergency Medicine, Albert Einstein College of Medicine
5School of Medical Sciences, University of Campinas

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Menezes Forti, R., Katsurayama, M.,… More

Menezes Forti, R., Katsurayama, M., Grisotti Martins, G., Valler, L., Quiroga, A., Simioni, L., Menko, J., Falcão, A. L. E., Li, L. M., Mesquita, R. C. Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies. J. Vis. Exp. (165), e61608, doi:10.3791/61608 (2020).

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