Fortschritte in der Anwendung der Near-Infrarot-Spektralspektrumtechnologie bei der Gehirnsauerstoff- und Hemodynamiküberwachung bei neurochirurgischen PatientenChemische Instrumente Netzwerk

Vorwort

Der Sauerstoffverbrauch im Gehirngewebe ist enorm, das Gewicht des erwachsenen Gehirns macht nur 2% des Körpergewichts aus, aber im ruhigen Zustand macht sein Blutfluss etwa 15% der zentralen Ausgabe aus, und der Sauerstoffverbrauch macht etwa 20% des gesamten Körpersauerstoffverbrauchs aus.Laut der entsprechenden Literatur ist der Anteil der iskämischen Sauerstoffmangel bei bis zu 90% der Menschen, die zu Hirnschäden führen, hoch..Um den Gehirnschutz in der klinischen Arbeit zu erreichen, sind Technologien dringend erforderlich, die den Blutfluss und den Sauerstoffzustand des Gehirngewebes in Echtzeit genau überwachen können.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展

Die Near Infrared Spectrum Technology (NIRS) ist eine in den letzten Jahren rasch entwickelte Erkennungstechnologie. Es kann die lokale Gewebesauerstoffgesättigung (rSO) messen.₂zur Beurteilung des Sauerstoffzustands des Gehirngewebes. Dieser Artikel bezieht sich aufÜberwachungsprinzipien undDie Forschungsforderungen in der neurochirurgischen Gehirnsauerstoff- und hemodynamischen Überwachung werden überprüft.

Grundprinzipien der Anwendung der Near Infrared Spectrum Technologie

Die Near Infrared Spectrum-Technologie ist eine kontinuierliche optische Echtzeit-Prüfmethode. Nah-Infrarot-Lichtwellenlänge zwischen 700 bis 1000 nm, gut durchdringbar und weniger verstreut auf menschliches Gewebe (wie Kopfhaut, Schädel usw.).Der Hauptabsorber des nahen Infraroten Lichts im Schädel ist das oxygenate Hämoglobin (HbO).₂und reduziertes Hämoglobin (Hb), beide mit unterschiedlichen Absorptionsspektren, so dass wir die beiden optisch unterscheiden können.

Wenn das nahe Infrarotlicht in das menschliche Gewebe eintritt, wirken beide Hämoglobine im Gewebe auf die Absorption. Wir messen die Lichtintensität, die aus dem Gewebe ausgestrahlt wird, um die lokale Sauerstoffgesättigung des Gewebes nach dem modifizierten Beer-Lambert-Gesetz zu ermitteln.Im Gehirngewebe gibt es eine große Anzahl von mikrovaskulären Gefäßen, von denen etwa 20% der Arterien, etwa 5% der Kapillaren und etwa 75% der anderen Venen sind.Daher, rSO₂Tatsächlich ist der gewichtete Durchschnitt der lokalen Gehirngewebe und der venösen Sauerstoffgesättigung näher an der venösen Sauerstoffgesättigung, was das dynamische Gleichgewicht der Gehirnsauerstoffversorgung und -verbrauch widerspiegeln kann.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展

Da diese Testtechnik nicht auf den Puls der Arterie angewiesen ist, können wir die Gehirnsauerstoffparameter bei niedrigem Blutdruck, tiefer Hypothemperatur, schwachem Puls oder sogar beim aufhörenden Herzschlag normal messen.

Klinische Anwendungen

1. Behandlung von GehirnverletzungenNIRSAnwendung der Gehirnsauerstoffüberwachung

Derzeit ist die klinisch verbreitete arterielle Sauerstoffgesättigung (SaO)₂Sauerstoffgesättigung im Blut (SpO)₂oder Maßnahmen wie die intrakraniale Drucküberwachung, um indirekt den Sauerstoffzustand des Gehirns widerzuspiegeln, aber die ersten beiden können nur die gesamte körperliche Sauerstoffversorgung widerspiegeln und können den Sauerstoffzustand des lokalen Gehirngewebes nicht widerspiegeln.Die intrakraniale Drucküberwachung ist eine invasive Operation, die in unserem Land schlechter akzeptiert wird. Gehirngewebe Sauerstoffsättigung (rSO) durch NIRS durchgeführt₂Überwachung, Forschung fand rSO₂Sauerstoffgesättigung mit Nackenvenen (SjvO)₂Gehirngewebe Sauerstoffdruck (PbtO)₂Es ist deutlich korreliert und sicherer und genauer als die beiden.Kontinuierliche Überwachung von rSO₂Dynamische Veränderungen können den Gehirnsauerstoffmetabolismus umfassend widerspiegeln.Bei leichtem und mittlerem erhöhtem intrakranialen Druck änderten sich die Gehirnoxygenmetabolischen Indikatoren nicht signifikant, aber bei schweren intrakranialen Druckerhöhungen änderten sich signifikant.Kampfl et al. unterteilten 65 Patienten mit schwerer Kopftrauma in Gruppen A und B nach dem Kriterium des Intracranialen Drucks (ICP) von 25 mmHg und fanden rSO in Gruppe B.₂signifikant niedriger als in der Gruppe A, und nach der Einnahme von Sauerstoff mit hohem Durchfluss für eine Weile, die Gruppe A rSO₂Es gab einen signifikanten Anstieg, während die Gruppe B keine Veränderung beobachtete, was darauf hindeutet, dass ICP und rSO₂deutlich negativen Zusammenhang.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展

Auch Studien zeigen, rSO₂Der ICP ist negativ und der Hirnfusionsdruck (CPP) ist positiv.Es wird allgemein angenommen, dass die CPP nach einer Kopftrauma bei über 60 bis 70 mmHg gehalten werden sollte, sonst wird die Hirnfusion deutlich beeinflusst. Dunham et al. durchführten eine kontinuierliche 6d-Überwachung der Gehirnsauerstoffgesättigung und des Hirnfusionsdrucks bei vier Patienten mit schwerem Schädeltrauma und schlugen vor, dass die Gehirnsauerstoffgesättigung und der Hirnfusionsdruck signifikant korrelieren, und dass bei 68,2% der Zeit, wenn CPP70mmHg unter 55% sinkt, es immer noch möglich ist, dass ein Gehirnsauerstoffmangel (rSO) vorhanden ist.₂weniger als 55 Prozent).Wenn jedoch der Hirnfusionsdruck > 70 mmHg, 96,4% der Zeit rSO₂Werte > 75%, was darauf hindeutet, dass wenn der Gehirnsauerstoffgesättigungswert > 75% ist, das medizinische Personal vermuten kann, dass der Gehirnperfusionsdruck im normalen Bereich liegt, ohne dass eine invasive Überwachung des Infusionsdrucks erforderlich ist. Diese Studie deutet darauf hin, dass NIRS eine nicht-invasive Alternative zur intrakranialen Drucküberwachung sein könnte.

2. Anwendung der NIRS Gehirnsauerstoffüberwachung in der Behandlung von Cerebrovascularen Erkrankungen

Zweifel und andere entdeckten rSO₂Erhöhung im Einklang mit einer Reduktion der Gefäßkrampfe und einer Verbesserung der klinischen Symptome, die durch Arterienbildgebung beobachtet wurden₂Der Rückgang ist signifikant assoziiert mit einer erhöhten Krampfgrad (besonders wenn der Durchmesser der Gefäße um mehr als 75% reduziert ist), und die homolaterale rSO₂erheblich reduziert,Es wurde gezeigt, dass NIRS synchron eine Gehirnsauerstoffabnahme nachweisen kann, die auf Gefäßkrampfe zurückzuführen ist, mit einer guten Empfindlichkeit.McCormick et al. ließen sieben freiwillige Probanden eine Gasmischung mit niedriger Sauerstoffkonzentration (FiO) inhalieren.₂= 7 %) verursacht einen kurzzeitigen Sauerstoffmangel, während EEG und SaO genau überwacht werden₂und SpO₂und rSO₂Es wurde festgestellt, dass die Abnahme der Sauerstoffgesättigung im Gehirnblut nahezu gleichzeitig mit einer Änderung der inhalativen Sauerstoffkonzentration auftrat und rSO₂Der Rückgang war etwa zwei Minuten früher als die EEG-Veränderung, was beweist, dass NIRS den Gehirnsauerstoffmangel früher und empfindlicher erkennen kann, wenn andere Überwachungsparameter noch im normalen Bereich liegen. Taussky et al. untersuchten die Gehirnsauerstoffgesättigung und den lokalen Gehirnblutfluss von 1287 Patienten, die NIRS und CT-Intrusion-Bildgebungstechniken gleichzeitig anwendeten (einschließlich subspinal-retinal hemorrhage, ischemischer Schlaganfall und Hirnblutung).Es wurde gezeigt, dass NIRS als wirksames, nicht-invasives Gehirnsauerstoffüberwachungsmittel verwendet werden kann, das in Echtzeit neben dem Bett der Intensivstation überwacht werden kann.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展

Die Neck-Endometrial-Exfoliation (CEA) kann eine kurzfristige Hirneischämie im unilateralen Neck-Arterien-System entfernen und atherosklerose Plaques und Geschwüre beseitigen, die eine kurzfristige Hirneischämie verursachen. Bei der Operation der Linienhalsarterie ist es oft notwendig, die einseitige Halsarterie zu verschließen, während der Operation die Schließhalsarterie ist sehr wichtig, um die Blutversorgung des Gehirnbereichs sicherzustellen, obwohl der Willis-Ring der unterkranialen Arterie die laterale Zirkulation mit Sauerstoff liefern kann, ist es notwendig, kontinuierlich zu bewerten und zu überwachen, ob die laterale Zirkulation ausreichend ist.Im Vergleich zu anderen Gehirnsauerstoffüberwachungsmethoden kann NIRS rSO einfacher, traumafrei und kontinuierlich implementieren.₂Die Überwachung kann effektiv verhindern, dass CEA-bezogene Hirngefäßunfälle und sogar Todesfälle während der Perioperativphase sind, und ist ein wirksames Mittel zur Vorhersage von Gehirnischemie-Sauerstoffmangel bei CEA.Studie zeigt CEA-Patienten perioperative rSO₂Kognitive Funktion und körperlich induzierte Potenzialänderungen im Vergleich zu rSO₂Bedeutung der Überwachung mit körperlich induzierten Potenzial in CEA,Es wurde festgestellt, dass die Patienten während der Perioperativphase keine kognitiven Störungen auftreten und dass der Blutfluss in der Gehirnregion wieder durchgeführt wird. rSO₂Um offensichtlicher als körperlich induzierte Potenzialänderungen zu sein, ist es sehr vorteilhaft, den Zustand der Blutversorgung im Gehirnbereich in der Periodenperiode zu beobachten, und ist ein einfaches und effektives Mittel zur Überwachung der CEA Periodenperiode. allgemein angenommen, rSO₂Ein Rückgang der relativen Werte > 12% deutet auf eine Hirnischämie hin und warnt die Kliniker vor entsprechenden pharmakologischen und physiologischen Interventionen.

3. Hirntumor BehandlungNIRSAnwendung der Technologie

Derzeit ist die chirurgische Kombinationsradiochemotherapie nach wie vor die effektivste Behandlung von großen Hirntumoren wie Gliomen und Meningomen, und die Erkennung von Hirnfunktionsregionen bei Hirntumorchirurgien ist der Schlüssel zum Erfolg der Operation.Wenn die Gehirnfunktionszonen aktiviert werden, steigen die Konzentrationen von Oxygen-Hämoglobin schnell, während die Konzentrationen von Deoxy-Hämoglobin langsam und geringfügig sinken, können die Gehirnfunktionszonen durch die Überwachung von Hämoglobinänderungen in beiden Sauerstoffzuständen erkannt werden, ein Prinzip, das als die Methode der Abhängigkeit vom Blutsäuerstoff (BOLD) bekannt ist. Derzeit kann die NIRS-Technologie neben der MRI-Technologie auch dieses Prinzip nutzen, um eine nicht-invasive Echtzeit-Überwachung der Gehirnfunktionen zu ermöglichen.FujiwaraN et al. verwendet NIRS und funktionelle Nukleomagnetische Technologie zur gleichzeitigen Überwachung der peripheralen Kortex von Gehirntumorpatienten, um festzustellen, dass sich die Hämoglobin-Konzentration verändert, wenn die peripherale Gehirnfunktionszone aktiviert wird.Einzelfunktionelle Nukleomagnetische Technologien können keine genauen Gehirnfunktionen erkennen, was zu falschen negativen Fehlern führt.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展

Die NIRS-Technologie bietet eine höhere zeitliche Auflösung, eine freiere Anwendungsumgebung, weniger Einschränkungen bei der Patientenaktivität und niedrigere Anwendungskosten im Vergleich zu funktionellen Nukleomagneten. Noch wichtiger ist, dass NIRS im Vergleich zu den Einschränkungen der funktionellen Nukleomagnetismus, die nur die Konzentration von Deoxyhemoglobin überwachen, sowohl Deoxyhemoglobin als auch oxygenates Hämoglobin überwachen kann, und wenn NIRS-Technologie und funktionelle Nukleomagnetismus kombiniert werden, kann die Fälschungsnegativitätsrate der funktionellen Nukleomagnetismus erheblich reduziert werden. Darüber hinaus ermöglicht die NIRS-Technologie nicht nur die Positionierung von funktionalen Gehirnregionen, sondern auch die direkte tumorgestützte Erkennung durch die Überwachung der Eigenschaften der Sauerstoffsättigung im Blut des Tumors.Sein Hauptmechanismus liegt in der Heterogenität der Tumorstruktur, das Verhältnis der Vaskularen und Venen des Tumors unterscheidet sich von normalem Gewebe, was zu einer anormalen Sauerstoffgesättigung des Tumors führt.

4. 利用NIRSAnwendungen zur cerebralen hemodynamischen Überwachung

Ein stabiler Hirnfusionsdruck ist ein entscheidender Faktor für einen konstanten Gehirnblutfluss, während ein konstanter Gehirnblutfluss die Grundlage für die Aufrechterhaltung der normalen Gehirnfunktion ist. Near-Infrarot-Spektrum-Technologie zur Erkennung der Gehirnhemodynamik ist der jüngste Fortschritt auf dem Gebiet der Gehirnfunktionsüberwachung, die durch die Oxygenation von Hämoglobin (DieDie Die_HbO2Reduzierung des Hämoglobins (C)_HbBerechnen Sie die Menge der Gehaltsänderung CHbD_HbD=△C_HbO2-△C_Hb)， △C_HbDDies spiegelt indirekt Veränderungen im Gehirnblutfluss wider. Die NIRS-Echtzeitüberwachung der Veränderungen des Gehirnblutflusses (CBF) am Bettrand bietet neue Möglichkeiten für die Forschung der autonomen Regulation und der Hemodynamik des Gehirngefäßes.In den letzten Jahren wurde NIRS weit verbreitet in den Bereichen neurochirurgischer Gefäßerkrankungen und Gehirnverletzungen und durch Experimente und klinische Validierungen genau die hemodynamischen Veränderungen im Gehirn widerspiegeln.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展

Cooper J.A. und andere an sieben neugeborenen Schweinen durchführten das Experiment mit der Schließung der Halsartere, um NIRS zur Überwachung von C_HbDDie Überwachung des Gehirnblutflusses (CBF) ergab eine konsequente und gute Korrelation (R2 = 0,907).Derzeit ist Doppler-Ultraschall-Technologie im In- und Ausland klinisch anerkannt, um den "Goldenen Standard" für die Hemodynamik des Gehirns und die autonome Regulationsfunktion der Gefäße widerzuspiegeln, Budohoski, K.P. und andere überwachen in Echtzeit die dynamischen Veränderungen des durchschnittlichen arteriellen Blutdrucks des Patienten, gemeinsam NIRS- und TCD-Technologie zur Überwachung der Veränderungen des Blutflusses im Gehirn anwenden, kann es präziser sein und Patienten mit spinneretinen Blutungen gegen spät auftretende Gehirnischemie verhindern.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展

Zusammenfassung

Schließlich ist NIRS ein vielversprechendes Instrument zur Überwachung von Schweren Neurosen.Eine genaue Echtzeit-Überwachung der Gehirnsauerstoffsättigung ist für neurochirurgische Patienten, insbesondere schwere Patienten mit einer gestörten Funktion der automatischen Regulierung des Gehirnblutflusses, von entscheidendem Wert für die Auswahl wirksamer Therapien und die Beurteilung der Prognose des Patienten.

MOC200 Gehirngewebe Sauerstoffsättigungsmonitor, mit vollständigen Hauptparametern und zugehörigen Unterparameterindikatoren, mit fortgeschrittener NIRS-Technologie, kann aus Echtzeit-Trend, relative Änderungsmenge, AUC (Tiefe und Zeit im Zustand der Entsättigung) drei Dimensionen, kontinuierlich, Echtzeit, nicht-invasive Überwachung des Gleichgewichts zwischen der Sauerstoffversorgung und dem Sauerstoffverbrauch des Gehirngewebes des Patienten, rechtzeitige Erkennung und Intervention von rSO₂Abnormitäten reduzieren Gehirnschäden durch Gehirnsauerstoffabnormalitäten des Patienten, verkürzen die Krankenhausaufenthalt und verbessern die Prognose des Patienten.

近红外光谱技术在神经外科患者脑氧和血流动力学监测中的应用研究进展