نحن الجمع بين التردد الطيفي المجال تدابير الأشعة تحت الحمراء القريبة من الأوكسجين الهيموجلوبين الدماغي المنتشر مع التدابير الطيفي ارتباط تدفق الدم في الدماغ مؤشر لتقدير مؤشر التمثيل الغذائي الأكسجين. نحن اختبار مدى فائدة هذا الإجراء كأداة فحص لتقييم السرير الصحة والتنمية من الدماغ حديثي الولادة.
إصابات الدماغ قبل الولادة لا يزال سببا هاما من أسباب وفيات الرضع ومعدلات المراضة، ولكن ليس هناك حتى الآن أداة فعالة يمكن أن السرير فحص دقيق لإصابات الدماغ، ورصد تطور الإصابة، أو تقييم الاستجابة للعلاج. ويستمد الطاقة المستخدمة من قبل الخلايا العصبية بشكل كبير من عملية التمثيل الغذائي التأكسدي الأنسجة، وفرط النشاط العصبي وترد وموت الخلايا بسبب التغيرات في التمثيل الغذائي المقابلة الأكسجين الدماغي (CMRO 2). وهكذا، تدابير CMRO 2 هي انعكاس للبقاء الخلايا العصبية وتقديم معلومات تشخيصية حرجة، مما يجعل CMRO 2 هدفا مثاليا لقياس السرير من صحة الدماغ.
تقنيات تصوير الدماغ مثل التصوير المقطعي بوزيترون الانبعاثات (PET) واحدة الفوتون التصوير المقطعي المحوسب التدابير العائد (SPECT) من الجلوكوز واستقلاب الأكسجين الدماغي، ولكن هذه التقنيات تتطلب إدارة radionucleotides، بحيث يتم استخدامها في الحالات الأكثر حدة فقط.
استمرار الموجة التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة من (CWNIRS) على تدابير من الإشعاع غير المؤين وغير الغازية، من تشبع الأكسجين الهيموغلوبين (2 SO) كبديل للاستهلاك الأكسجين الدماغي. ومع ذلك، 2 SO أقل من مثالية كبديل لعملية التمثيل الغذائي الأكسجين الدماغي كما أنه يتأثر كل من وصول الأكسجين والاستهلاك. وعلاوة على ذلك، والقياسات من 2 SO ليست حساسة بما يكفي للكشف إصابات الدماغ ساعات بعد 1،2 إهانة، لأن استهلاك الأوكسجين والتسليم وصول إلى التوازن بعد العابرين الحاد 3. نحن التحقيق في إمكانية استخدام أساليب أكثر تطورا تقارير قوائم الجرد الوطنية الضوئية لقياس الأكسجين الدماغي الأيض في السرير في الأطفال حديثي الولادة المصابين صحية والدماغ. وبشكل أكثر تحديدا، جنبا إلى جنب نحن تقارير قوائم الجرد الوطنية التردد المجال (FDNIRS) قياس 2 SO مع التحليل الطيفي الارتباط منتشر (DCS) مقياس مؤشر تدفق الدم (CBF ط) yielد فهرس CMRO 2 (CMRO 2I) 4،5.
مع FDNIRS مجتمعة / نظام DCS ونحن قادرون على تحديد الأيض الدماغي وديناميكا الدم. هذا يمثل تحسنا عن CWNIRS للكشف عن صحة الدماغ، نمو الدماغ، واستجابة للعلاج عند الولدان. وعلاوة على ذلك، تلتزم هذه الطريقة لجميع الأطفال حديثي الولادة سياسات العناية المركزة (NICU) وحدة مكافحة العدوى وعلى السياسات المؤسسية بشأن السلامة الليزر. وسوف تسعى إلى العمل في المستقبل دمج الأداتين للحد من اكتساب الوقت في السرير وتنفيذ في الوقت الحقيقي معلومات عن جودة البيانات لخفض معدل الرفض البيانات.
الجهاز FDNIRS هو التردد المخصص للنطاق النظام من شركة ISS مع مجموعتين مماثلة من الثنائيات الليزر التي ينبعث منها 8 في ثمانية موجات تتراوح 660 حتي 830 نانومتر، واثنين من أجهزة إنذار للأنبوب مضخم (PMT). مصادر وكشف عن والتضمين في 110 و MHz 110 كيلوهرتز بالإضافة إلى 5، على التوالي، للتمكن من الكشف مغايرة 6. يتم تشغيل كل ليزر ديود لمدة 10 ميللي ثانية على التوالي، لفترة 160 ميللي ثانية اكتساب الإجمالية لكل دورة. تترافق المصادر وكشف عن أن الألياف البصرية ومرتبة في صف واحد في التحقيق البصرية. ترتيب ألياف على التحقيق هو من النوع الذي ينتج الأربعة المختلفة للكشف عن المصدر فصل. عن طريق قياس الضوء المرسل (توهين السعة ومرحلة التحول) على مسافات متعددة، يمكننا قياس الامتصاص (ميكروأمبير) ونثر ('ميكرو ثانية) معاملات الأنسجة تحت الملاحظة. من معاملات امتصاص موجات متعددة في، ثم نقدر القيم المطلقة من الاوكسيجين (HBO) وتركيزات الهيموغلوبين امؤكسج (HBR) 7، حجم الدم الدماغي (CBV) والهيموجلوبين تشبع الأكسجين (2 SO).
الجهاز DCS هو منزل – نظام مدمج مماثلة لتلك التي وضعت من قبل الدكاترة. أرجون يود في وDurduran تورغوت في جامعة ولاية بنسلفانيا 8،9. نظام DCS التي تتكون من مادة صلبة – دولة، ليزر التماسك طويلة عند 785 نانومتر، وأربعة الثنائي الضوئي أفالانش الفوتون العد والفرز (APD) للكشف عن (EG & G بيركن إلمر SPCM-AQRH) يضم التهم الظلام منخفضة (<50 تهمة / ثانية) وعالية العائد الكم (> 40٪ عند 785 نانومتر)، والقناة الرابعة، 256-بن متعددة تاو خاسسرح، مع قرار NSEC 200. مع DCS نقيس تدفق الدم في الاوعية الدموية الدقيقة قشرة الدماغ عن طريق قياس كثافة التقلبات الزمانية الضوء المتناثرة تتضاعف الذي يطرح نفسه من التحولات التي تنتجها دوبلر تتحرك خلايا الدم الحمراء. هذه التقنية، على غرار flowmetry الليزر دوبلر الدم (أي أنها فورييه تجارةansform النظير)، وتدابير وظيفة الارتباط الذاتي من شدة التقلبات كل قناة كاشف حسابها من قبل خاسسرح الرقمية عبر تأخير النطاق الزمني من 200 NSEC – 0.5 ثانية. ويحسب كثافة خاسسرح الزمنية لصناعة السيارات في الارتباط من ضوء إعادة الخارجة من الأنسجة. نحن تناسب ثم المعادلة ارتباط انتشارها إلى وظيفة الارتباط الذاتي يقاس، حصلت بالتتابع، مرة واحدة في الثانية تقريبا، للحصول على مؤشر تدفق الدم (CBF ط) 10،11. وقد تم اتخاذ تدابير DCS التغيرات تدفق الدم التحقق من صحة على نطاق واسع 12،13. من خلال الجمع بين التدابير FDNIRS من 2 SO مع التدابير DCS من CBF الأول، أن نحقق تقدير الأيض الدماغي الأكسجين (CMRO 2I).
أثبتنا قياس الكمي من الدورة الدموية الدماغية والتمثيل الغذائي مع FDNIRS وDCS في عدد السكان حديثي الولادة. هو الأمثل التكوين التحقيق لقياس قشرة الدماغ حديثي الولادة 14. تم تغيير تدفق الدم يقاس على نطاق واسع ضد DCS التحقق من صحة تقنيات أخرى في الحيوان والدراسات الإنسانية 22،23. باستخدام مقياس DCS مباشرة من تدفق الدم، ونحن قادرون على الحد من التباين في حساب 2I CMRO 24. كان التباين من التدابير كما كرر أصغر من التغييرات بين مناطق الدماغ مع التقدم في السن و20.
من نتائجنا السابقة، أظهرت CBFi و2I CMRO تغييرات كبيرة مع سلطة النقد الفلسطينية في خدج صحية. مقياس 2I CMRO هو أكثر قدرة على الكشف عن تلف في الدماغ من قياس 2 SO. هذا يشير إلى أن التدابير المشتركة للمعلمات الأوعية الدموية والتمثيل الغذائي كما تخدم ب أكثر قوةiomarkers من صحة الدماغ حديثي الولادة والتنمية من تشبع الأكسجين وحدها. وسوف تركز التحسينات التقنية على دمج أداتين للحد من الوقت اقتناء 35-40٪ لكل دورة وتنفيذ في الوقت الحقيقي معلومات عن جودة البيانات للحد من وتيرة التدابير التخلص منها. في المستقبل القريب، يمكن تسليمها هذا النظام للمستخدمين النهائيين السريرية كشاشة السرير رواية تغير استقلاب الأكسجين الدماغي. من خلال قياس المسارات قد CMRO من أكثر من 2 مرة أيضا زيادة الأهمية السريرية والتنبؤ بالنتائج. يمكن جعل هذه الأداة في نهاية المطاف مساهمة كبيرة نحو تحسين إدارة إصابات الدماغ الولدان.
The authors have nothing to disclose.
الكتاب أشكر جميع الأسر للمشاركة في هذه الدراسة والممرضات، والأطباء، والعاملين في وحدة العناية المركزة حديثي الولادة، والحضانة الرعاية الخاصة، الأمراض العصبية لدى الأطفال، ووحدات الأمومة في مستشفى ماساتشوستس العام، بريجهام ومستشفى النساء ومستشفى بوسطن للأطفال لمساعدتهم ودعمهم. ولا سيما نشكر ليندا فان Marter J.، M. روبرت Insoft، جوناثان كرونين H.، جوليان مزاوي، وستيفن A. قارع الأجراس. ونشكر أيضا من الكتاب مارسيا Kocienski-فيليب، شيلدون ايفون، Aggarwall Alpna، Artunguada مادي وناف جينيفيف على مساعدتهم خلال القياسات. هذا المشروع يتم بدعم من قبل المعاهد الوطنية للصحة R01-HD042908، R21 HD058725، P41 RR14075 وR43 HD071761. ويدعم مارسيا Kocienski-فيليب وشيلدون ايفون من قبل جائزة العلوم السريرية بالحركة UL1RR025758 لجامعة هارفارد وبريجهام ومستشفى النساء من المركز الوطني للبحوث الموارد. المحتوى هو فقط من مسؤولية علىuthors ولا تعبر بالضرورة عن وجهات النظر الرسمية للمركز الوطني لبحوث الموارد أو المعاهد الوطنية للصحة.
Equipment | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Imagent | ISS | FDNIRS | |
DCS laser fibers | Thorlabs | FT400 | DCS component |
DCS detector fiber | Thorlabs | 780HP | DCS component |
DCS laser | CrystaLaser | DL785-070-S | DCS component |
DCS detector | Pacer International | SPCM-AQRH-14-FC | DCS component |
DCS Correlator | Correlator.com | Flex05-8ch | DCS component |
Pronto co-oximeter | Masimo | HGB and SaO2 monitor | |
NOVA | OPHIR | 7Z01500 | Laser power meter |
Sensor card | Newport | F-IRC1-S | IR viewer |
Neutral Density filter | Kodak | NT54-453 |