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Medicina

Come somministrare la spettroscopia del vicino infrarosso in neonati, neonati e bambini gravemente malati

Published: August 19, 2020
doi:
10.3791/61533
, , , , , , , ,
1Department of Pediatrics I – Neonatology, Pediatric Intensive Care, Pediatric Neurology,University Hospital Essen, University of Duisburg-Essen, 2Department of Pediatric Cardiology,University Hospital Erlangen, University of Erlangen-Nürnberg, 3Department of Pediatric Cardiac Surgery,University Hospital Erlangen, University of Erlangen-Nürnberg, 4Division of Neonatology and Pediatric Intensive Care, Department of Pediatrics,University Hospital Erlangen, University of Erlangen-Nürnberg

Summary

Questo protocollo è progettato per aiutare i medici a misurare l’ossigenazione dei tessuti regionali in diversi siti corporei nei neonati e nei bambini. Può essere utilizzato in situazioni in cui l’ossigenazione dei tessuti è potenzialmente compromessa, in particolare durante il bypass cardiopolmonare, quando si utilizzano dispositivi di assistenza cardiaca non pulsatile e in neonati, neonati e bambini gravemente malati.

Abstract

La spettroscopia del vicino infrarosso (NIRS) calcola l’ossigenazione dei tessuti regionali (rSO2)utilizzando i diversi spettri di assorbimento delle molecole di emoglobina ossigenate e deossigenate. Una sonda posta sulla pelle emette luce che viene assorbita, dispersa e riflessa dal tessuto sottostante. I rivelatori nella sonda percepiscano la quantità di luce riflessa: questo riflette il rapporto specifico dell’organo di alimentazione e consumo di ossigeno – indipendentemente dal flusso pulsatile. I dispositivi moderni consentono il monitoraggio simultaneo in diversi siti del corpo. Un aumento o un tuffo nella curva rSO2 visualizza le variazioni dell’offerta o della domanda di ossigeno prima che i segni vitali le indichino. L’evoluzione dei valori di rSO2 in relazione al punto di partenza è più importante per l’interpretazione che per i valori assoluti.

Un’applicazione clinica di routine del NIRS è la sorveglianza dell’ossigenazione somatica e cerebrale durante e dopo la cardiochirurga. Viene anche somministrato in neonati pretermine a rischio di enterocolite necrotizzante, neonati con encefalopatia ischemica ipossica e un potenziale rischio di ossigenazione dei tessuti compromessa. In futuro, il NIRS potrebbe essere sempre più utilizzato nel neuromonitoraggio multimodale o applicato per monitorare pazienti con altre condizioni (ad esempio, dopo la rianimazione o lesioni cerebrali traumatiche).

Introduction

La spettroscopia del vicino infrarosso (NIRS) misura in modo non invasivo la saturazione regionale di ossigeno nei tessuti (rSO2)nel cervello, nei muscoli, nei reni, nel fegato o nell’intestino1,2,3,4,5,6,7,8,9. Viene applicato in terapia intensiva e cardiochirurga per monitorare il consumo di ossigeno “in tempo reale” e la saturazione del tessutosomatico 10.

Una sonda sulla pelle emette luce vicino all’infrarosso (700 – 1000 nm)11 che penetra nei tessuti e nelle ossa fino a una profondità di circa 1-3 cm, essendo così dispersa, assorbita e riflessa12. I rivelatori nella sonda percepisce la quantità di luce riflessa , che rappresenta la quantità relativa di emoglobina deossigenata, e calcolano un valore numerico che indica la saturazione di ossigenazione regionale in percentuale (%)2. A differenza dell’ossimametria a impulsi (che riflette l’apporto sistemico di ossigeno e richiede flusso pulsatile), NIRS riflette la saturazione di ossigeno venoso e non richiede flusso pulsatile, rendendolo così adatto a situazioni a basso flusso come il bypass cardiopolmonare7.

L’rSO2 riflette l’equilibrio tra l’apporto di ossigeno e il consumo nel tessuto : i cambiamenti in entrambi diventano visibili anche prima che le alterazioni diventino altrimenti clinicamente evidenti. Le modifiche rispetto alla linea di base sono più importanti dei valori misuratiassoluti stessi 10,13,14,15,16. Misurare rSO2 aiuta i medici a monitorare i pazienti durante l’intervento al cuore, il bypass cardiopolmonare e nell’unità di terapia intensiva; può anche aiutare a guidare l’ossigenoterapia nei neonati pretermine e monitorare la perfusione renale, splancanica e sistemica12,17,18,19,20,21.

NIRS è un modo sicuro, fattibile22 e semplice permonitorare continuamente l’ossigenazione dei tessuti. In combinazione con altri biomarcatori cerebrali e tecniche di neuromonitoraggio (ad esempio, EEG continuo o integrato all’ampiezza), nirs svolgerà probabilmente un ruolo nel futuro monitoraggio (multimodale) nei neonati e nei bambini23,24. In questo articolo, mostriamo ai medici come impostare il monitoraggio NIRS per diversi sistemi di organi, spieghiamo come si evolvono i valori di rSO2 corrispondenti ai cambiamenti di fisiologia e presentiamo risultati tipici da diversi contesti clinici.

Protocol

Il NIRS è condotto come parte della routine clinica dell’ospedale. È raccomandato negli interventi di cardiochirururismo pediatrico nell’ambito dell’assicurazione della qualità dalla Rete di competenza per i difetti cardiaci congeniti (http://www.kompetenznetz-ahf.de), dal Gruppo di lavoro anestetico cardio pediatrico e dalla Società tedesca per l’ingegneriacardiovascolare 25. Il protocollo segue le linee guida del comitato etico per la ricerca umana dell’istituzione. Abbiamo ottenuto il consenso informato scritto per quanto riguarda le riprese e la pubblicazione del materiale da entrambi i genitori di ogni bambino che appare nel video. Il protocollo che presentiamo corrisponde alla pratica clinica in ospedale e si applica ai neonati e ai bambini di qualsiasi età. Se ci sono preoccupazioni particolari per una specifica fascia di età, lo indichiamo in una nota nel protocollo. 1. Preparazione Collegare e accendere il dispositivo NIRS. Immettere i dati del paziente in base all’impostazione del dispositivo. Selezionare la sonda corretta in base al peso del paziente e al sito di utilizzo previsto. L’intervallo di peso è indicato sull’imballaggio della sonda e dipende dal produttore (vedi tabella 1 per una panoramica delle gamme di peso nei produttori comuni). Assicurarsi che la pelle del paziente sia pulita e asciutta per un’adesione ottimale. Asciugare la pelle con un tampone, se necessario. Fai molta attenzione o ometti la pulizia se la pelle è vulnerabile. 2. Posizionare la sonda Dopo aver identificato la corretta posizione della sonda, piegare attentamente il centro della sonda verso il lato del coperchio bianco fino a quando non inizia a staccarsi. Staccare delicatamente il coperchio senza toccare la superficie appiccicosa della sonda. Posizionare il sensore sulla pelle dal centro della sonda ai lati. Assicurarsi che i bordi della sonda siano saldamente collegati alla pelle. Se la sonda si disconnette, verranno ottenuti valori NIRS errati. La disconnessione in un ambiente luminoso causa falsi valori elevati; la disconnessione in un ambiente buio causa falsi valori bassi.NOTA: Per evitare lesioni cutanee, non posizionare la sonda su pelli molto immature o vulnerabili. Se la sonda deve essere posizionata sulla pelle vulnerabile, utilizzare uno strato di cellophane tra la pelle e la sonda o lasciare il coperchio. Quando si fissa la sonda, evitare di mettere pressione su di essa (ad esempio, tramite un tappo di flusso per neonati o una fascia) in quanto ciò può compromettere la perfusione cutanea e causare una misurazione errata. 3. Selezionare la posizione della sonda Cerebrale: Posizionare la sonda NIRS nella regione sovra-orbitale sulla fronte sotto l’attaccatura dei capelli per ottenere valori dalla corteccia frontale. Non posizionare la sonda sopra i capelli, il seno frontale, il muscolo temporale, il nevi, il seno sagittale superiore, le emorragie intracranici o altre anomalie, in quanto ciò può alterare la misurazione e i valori ottenuti non rappresenteranno l’ossigenazione dei tessuti regionali. Posizionamento di due sonde, una su ogni fronte consente l’analisi selettiva di entrambi gli emisferi se l’impostazione clinica lo richiede. Le sonde vicine emettono e misurano i segnali alternativamente per evitare interferenze.NOTA: Il valore rSO2 riflette solo lo stato di ossigenazione del tessuto sotto la sonda – per un grande organo come il cervello, i valori ottenuti non riflettono lo stato di ossigenazione dell’intero organo. Somatico: selezionare una posizione al di sopra dell’area di interesse. Evitare depositi di grasso, capelli e ossa. Non posizionare la sonda sopra nevi, ematoma e pelle ferita. Ricorda sempre che la profondità del segnale NIRS è di circa 2,5 cm – se l’organo di interesse è più lontano dalla sonda, non può essere analizzato. Per NIRS renale o epatico, utilizzare gli ultrasuoni per garantire il corretto posizionamento. Reni: Individuare il rene tramite ecogramma sagittale dorsale prima di posizionare la sonda. Assicurarsi che la distanza pelle-organo non superi la profondità massima della sonda.NOTA: L’uso di ultrasuoni può interferire con il principio di manipolazione minima (ad esempio, in neonati molto pretermine). Intestino: Posizionare la sonda nella regione di interesse (ad esempio, sotto l’ombelico o nel quadrante inferiore destro o sinistro).NOTA: L’aria libera o il liquido nell’addome possono rendere impossibile la misurazione dell’ossigenazione tissutale dell’organo desiderato. Fegato: Posizionare la sonda esattamente sopra il fegato. Se possibile, confermare la sua posizione tramite ultrasuoni. Per evitare di misurare l’organo sbagliato, assicurarsi che il tessuto epatico sotto la sonda sia profondo almeno quanto la luce emessa penetri (1-3 cm, secondo la sonda selezionata). Piede: Posizionare la sonda sulla porzione plantare del piede. La misurazione del NIRS nella parte più distante del corpo fornisce informazioni sulla perfusione periferica durante l’ipotermia, nei pazienti con shock o in qualsiasi situazione in cui l’ossimametria del polso non funziona. Muscolo: Posizionare la sonda sul muscolo di interesse. 4. Impostare la linea di base 1-2 minuti dopo aver posizionato la sonda, impostare la linea di base premendo il pulsante corrispondente sul dispositivo. La linea di base riflette il punto di partenza della misurazione. L’evoluzione della perfusione tissutale in ogni area monitorata può essere osservata e interpretata individualmente basandosi sulla variazione rispetto al valore di base. 5. Verificare la presenza di problemi con il dispositivo o complicazioni cliniche Se il dispositivo indica che la qualità o i valori di registrazione sono inverostenibili, verificare che tutti i passaggi di cui sopra siano stati presi correttamente. Se necessario, sostituire la sonda e il preamplifer e controllare tutti i contatti della spina elettrica. Verificare la presenza di sorgenti luminose esterne che potrebbero influire sul sensore e sul contatto. Coprire la sonda a tenuta di luce se non è possibile eliminare fonti di luce fastidiose. Dopo aver escludere problemi tecnici, controllare al paziente la presenza di complicanze cliniche.

Representative Results

Il valore misurato di rSO2 deriva dal rapporto tra l’apporto di ossigeno e il consumo(figura 1A); le diverse caratteristiche metaboliche portano a valori normali leggermente diversi a seconda dell’età e dell’organo(tabella 2). Si noti che – ad eccezione del cervello – i valori di riferimento valutati scientificamente esistono solo per neonati pretermine e neonati26,27,28,29,30,31 e la maggior parte delle fasi del protocollo si basano sulle raccomandazioni dei produttori, sull’esperienza personale e sull’opinione degliesperti (tabella 3). Ciò è dovuto al fatto che i valori dipendono dal dispositivo e dai sensori utilizzati e rivelano un’elevata variabilitàinter-individuale 30,32. Valori criticamente bassi e cambiamenti critici rispetto alla linea di base derivano dall’esperienza e dal parere degli esperti. Se l’offerta e la domanda di ossigeno sono bilanciate a valori fisiologici, l’ossigenazione dei tessuti rientra nell’intervallo normale. Le variazioni dell’apporto o del consumo di ossigeno causano la diminuzione ol’aumento del valore di rSO 2(figura 1B,1C). Una curva tipica che rivela i normali valori NIRS cerebrali e renali viene visualizzata nella figura 2 dall’inizio alle 14:25. Di seguito, forniamo esempi per mostrare come i cambiamenti nelle condizioni fisiologiche sottostanti influenzano rSO2. Durante l’intervento al cuore, i medici manipolano la circolazione in modo controllato – quindi gli effetti su rSO2 sono facili da osservare. Ad esempio, il bloccaggio dell’aorta discendente provoca la perfusione cerebrale e il corrispondente rSO2 aumenta; la perfusione della parte inferiore del corpo provoca una diminuzione di rSO2 (Figura 2). Un’altra causa – non chirurgica – dell’aumento del flusso sanguigno cerebrale e dell’elevato rSOcerebrale 2 è lo shock iperdinamico in combinazione con un’elevata produzione cardiaca (Figura 3). In caso di shock freddo, un rSO2 renale in caduta insieme a rSO2 cerebrale stabile può essere il primo segno; una diminuzione sia della rSO 2 renale checerebrale può verificarsi più avanti nel corso23. Il NIRS cerebrale e renale combinato può aiutare a identificare le prime fasi di shock in cui la perfusione cerebrale viene mantenuta a un livello normale, ma la perfusione somaticaè già compromessa 23. Quando si utilizzano due sonde NIRS cerebrali, i valori dai lati destro e sinistro dovrebbero essere simili – la dissonanza tra il nirs del canale destro e sinistro può essere causata dall’adesione incompleta del sensore NIRS(Figura 4, stella rossa) o indicare una complicazione: durante alcuni interventi cardiaci, il cervello viene perfuso selettivamente attraverso un’arteria carotide, facendo uso di collaterali intracerebrali (il cerchio di Willis) per fornire il lato opposto. Durante questa procedura, la dissonanza tra i due canali NIRS cerebrali può aiutare a diagnosticare un cerchio disfunzionale di Willis (Figura 5). Un altro esempio di complicazione scoperta dal NIRS è una cannula superiore vena cava slogata durante il bypass cardiopolmonare che porta alla stasi venosa e all’abbassamento dell’apporto di ossigeno cerebrale (Figura 6). L’uso di NIRS può aiutare a identificare la perfusione cerebrale compromessa che altrimenti rimarrebbe inosservata e comporterebbe gravi danni cerebrali. Oltre alla cardiochirurga e alla terapia intensiva cardiaca, le misurazioni rSO2 possono anche facilitare la terapia intensiva pediatrica “standard”: complicazioni e cambiamenti nella terapia possono essere accompagnati da cambiamenti nella rSO2 cerebrale (Figura 7). Figura 1: Bilanciamento del rapporto tra l’offerta di ossigeno e la domanda.(A) In condizioni fisiologiche, l’apporto e il consumo di ossigeno sono equilibrati e l’ossigenazione regionale dei tessuti rientra nell’intervallo normale. (B) Un rSO 2 cerebraledecrescente è il risultato di un aumento del consumo di ossigeno o di una diminuzione dell’apporto di ossigeno. Le ragioni per valori NIRS cerebrali bassi o decrescenti sono illustrate nella figura. Ad esempio, la febbre aumenta il consumo di ossigeno cerebrale del 10-13% per 1 °C di aumento della temperatura corporea. Gli spasmi cerebrali possono aumentare il consumo di ossigeno fino al 150-250%. (C) Un aumento della rSO 2 cerebrale èil risultato della riduzione del consumo di ossigeno o dell’aumento dell’apporto di ossigeno. I motivi per valori NIRS cerebrali alti o in aumento sono forniti nella figura. Un rSO cerebrale2 sopra l’80%, causato da un elevato flusso sanguigno cerebrale dopo la perdita di autoregolazione vascolare cerebrale, è anche chiamato “perfusione di lusso”. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 2: Evoluzione di rSO2 cerebrale e renale durante il morsetto fuori dall’aorta discendente.Inizialmente, il rSO2 cerebrale (blu) è inferiore a rSO2 renale (giallo), come in condizioni fisiologiche. Durante il blocco dell’aorta discendente, il flusso sanguigno cerebrale aumenta mentre la metà inferiore del corpo è sottofornita. Pertanto, rSO2 cerebrale sale e rSOrenale 2 gocce. L’area rossa indica che i valori renali di rSO2 sono criticamente bassi perché sono diminuiti di oltre il 25% al di sotto della linea di base. Dopo aver rimosso il morsetto aortico e stabilito la ricostruzione dell’aorta e stabilito la normale circolazione, entrambe le curve rSO2 si normalizzano. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 3: Shock iperdinamico.Dopo essere arrivati all’unità di terapia intensiva dopo la cardiochirurga e il cambio dei tubi respiratori, abbiamo riscontrato gravi problemi con la ventilazione meccanica (raggiungendo solo bassi volumi di marea ad alte pressioni di ventilazione a causa di un filtro difettoso). Il paziente ha sviluppato shock iperdinamico e acidosi respiratoria con aumento della saturazione venosa centrale del 90% e aumento della rSO cerebrale2 fino al 92%. Dopo aver cambiato il filtro, la rianimazione del fluido e il trattamento vasopressore, il paziente si è stabilizzato rapidamente e l’rSO2 cerebrale si è normalizzato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 4: Evoluzione dei valori nirs durante l’ipotermia e l’arresto cardiaco ipotermico profondo.Questa figura illustra come i valori NIRS cerebrali e renali cambiano sotto ipotermia, regolazione del flusso di bypass cardiopolmonare e in arresto cardiaco ipotermico profondo (chirurgia dell’interruttore arterioso in un paziente con trasposizione delle grandi arterie e difetto del setto ventricolare). I valori di base del paziente rSO2 sono 59% (sinistra, gialla) e 64% (destra, blu) per il cervello e 32% (verde) per il rene sinistro. L’apporto di sangue alla metà inferiore del corpo dipende dal ductus arteriosus. L’ipotermia indotta per via intraoperatoria riduce il consumo di ossigeno, il che porta ad un aumento dei valori NIRS, specialmente nel rene. Con l’aumento dei valori NIRS abbiamo ridotto la portata del bypass cardiopolmonare. A causa della diminuzione dei valori nirs causata da una situazione metabolica alterata (ad esempio, a causa di anestesia non sufficientemente profonda), il flusso è stato nuovamente regolato. Durante l’arresto cardiaco ipotermico profondo, la rSO 2 renale ecerebrale è scesa a valori criticamente bassi ed è nuovamente aumentata immediatamente dopo aver ristabilito la circolazione fisiologica. La stella rossa con frecce mostra due tuffi nella curva NIRS cerebrale destra a causa dell’adesione incompleta della sonda. Dopo aver delicatamente rimolato il sensore sulla pelle, i valori corrono di nuovo paralleli a quello del lato sinistro. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 5: Cerchio disfunzionale di Willis durante l’intervento ad arco aortico.Non appena il cervello viene perfuso selettivamente attraverso l’arteria carotidea destra (freccia rossa), l’rSO2 misurato sul lato sinistro (blu scuro) diminuisce perché i collaterali intracerebrali attraverso il cerchio di Willis sono insufficienti. Dopo aver posizionato una cannula aggiuntiva nell’arteria carotidea sinistra, si ottiene una perfusione sufficiente di entrambi gli emisferi e quindi valori NIRS normali. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 6: Rilevamento dell’ostruzione della vena cava superiore causata da una cannula di bypass cardiopolmonare slogata.Poco dopo l’inizio del bypass cardiopolmonare (per la chiusura di un difetto del setto atriale), i valori cerebrali nirs sono diminuiti. La risoluzione dei problemi ha mostrato che la cannula di bypass cardiopolmonare venoso si era slogata, portando all’occlusione della vena cava superiore e al drenaggio venoso cerebrale ostruito. Ciò causò un sottosopprovvigionamento cerebrale di ossigeno, che fu rilevato solo attraverso il basso valore rSO2. Dopo il riposizionamento della vena cava cannula superiore, il flusso venoso è stato ripristinato e i valori NIRS normalizzati. N. 6: avviare il bypass cardiopolmonare; N. 36 aorta bloccato; N. 11 fine dell’ischemia. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 7: Cambiamenti nella rSO2 cerebrale in un paziente pediatrico.Dopo essere stato vicino all’annegamento, questo paziente è stato messo in ossigenazione extracorporea della membrana. A causa delle differenze laterali nelle analisi arteriosa dei gas ematici, mettiamo in atto un secondo sensore NIRS cerebrale (giallo). La fine del rilassamento muscolare(A),il cambiamento del sistema di ossigenazione extracorporea dellamembrana (B),le fluttuazioni della pressione sanguigna (A, C) e l’effetto di un emotorace (C) sono riflessi dai cambiamenti nelle curve NIRS. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Figura 8: Posizionamento della sonda NIRS sui capelli.(A) Questo paziente ha molti capelli sulla fronte. (B) La sonda NIRS è stata ancora messa in atto. (C) Il dispositivo indica che l’intensità del segnale è non ottimale. (D) I valori della curva NIRS e il corso della curva seguono le azioni durante la procedura chirurgica (chirurgia della ricostruzione nell’anomalia di Ebstein). Si prega di notare che i valori assoluti non possono essere interpretati, anche se sembrano normali. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Produttore Dispositivo Fascia d’età Neonati Neonati/Bambini Adulto Casmede Elite della vista < 8 kg ≥ 3 kg ≥ 40 kg Masimo Radice con O3 Oximetry < 40 kg < 40 kg ≥ 40 kg Medtronic INVOS 5100C < 5 kg 5-40 kg > 40 kg Medtronic INVOS 7100C – – > 40 kg Nonina SenSmart Modello X-100 < 40 kg < 40 kg > 40 kg Tabella 1: Sonde NIRS per produttore e intervallo di peso. Organo Fascia d’età Valori approssimativi in condizioni fisiologiche [%] Valori criticamente bassi Valori criticamente alti Modifica relativa critica alla linea di base [%]E [%] E [%] E Cervello Neonati pretermine 60 – 9026,27,30 < 45 anni > 90 anni > 25 anni Neonati 60 – 9026,29,E < 45 anni > 80 anni > 25 anni Neonati/Bambini 60 – 8026,E < 45 anni > 80 anni > 25 anni Reni Neonati pretermine 70 – 9028,30 < 40 anni Non definito > 25 anni Neonati 80 – 9526,29 < 40 anni > 25 anni Neonati/Bambini Non definito, tendono ad essere superiori del 5-15 % ai valoricerebrali 26,31,E < 40 anni > 25 anni Intestino Neonati pretermine 18 – 8026,30 Non definito Non definito Non definito Neonati 55 – 8026,29 Neonati/Bambini Non definito, tendono ad essere superiori del 5-15 % ai valori cerebrali26,E Fegato Non definito Non definito Non definito Non definito Muscolo Non definito Non definito Non definito Non definito E Esperienza/parere di esperti I valori assoluti dipendono dal dispositivo e dai sensori utilizzati, dallo stato metabolico, e mostrano un’elevata variabilità interindividuale. Dovrebbero essere interpretati con cautela: in caso di dubbio, la modifica relativa alla linea di base è più significativa. Tabella 2: Valori tipici di rSO2 per organi e fascia d’età. Passo Livello delle prove* Pulizia della pelle prima di posizionare la sonda NIRS 5 Uso di NIRS in neonati, neonati e bambini di diverse età 1-5 Uso di due sensori NIRS sulla fronte 5 Uso di ultrasuoni per garantire il corretto posizionamento delle sonde NIRS 5 Posizionamento della sonda NIRS in diverse posizioni (cervello, fegato, intestino, rene, piede, muscoli) (1-)2-5 Interpretazione dei valori NIRS rispetto ai valori di riferimento 2-5 * Secondo l’Oxford Center of Evidence Based Medicine Evidence Levels: 1 – Revisioni sistematiche di studi randomizzati controllati / studi randomizzati controllati con intervallo di confidenza ristretto; 2 – Revisioni sistematiche di studi di coorte/studio di coorte individuale o studi randomizzati controllati di bassa qualità; 3 – Revisione sistematica degli studi di controllo dei casi/singoli studi di controllo dei casi; 4 – Serie di casi e studi di coorte e di controllo dei casi di scarsa qualità; 5 – Parere degli esperti. Tabella 3: Livelli di prova delle fasi del protocollo.

Discussion

Questo articolo illustra come il NIRS cerebrale e somatico è impostato nei neonati e nei bambini. Il NIRS cerebrale viene utilizzato per scopi di monitoraggio durante procedure come la chiusura del duto arterioso brevettato, la somministrazione di tensioattivi, la cardiochirurgia e il bypass cardiopolmonare; è anche usato per monitorare i pazienti gravemente malati in terapia intensiva, per prevedere l’enterocolite necrotizzante nei neonati pretermine e per prevedere l’esito dopo l’encefalopatia ischemica ipossica2,5,6,33,34,35,36,37,38,39,40. Inoltre, nirs può aiutare a guidare l’ossigenoterapia nei neonati pretermine17,18,19. Il NIRS somatico aiuta a monitorare la perfusione renale, splancanica e sistemica12,20,21 e può anche essere prezioso per rilevare complicazioni durante o dopo il trapianto di fegato8,41,42. L’uso simultaneo di più sonde (NIRS multisito) facilita il rilevamento dell’ipoperfusionesistemica 23,43.

Affinché la misurazione NIRS funzioni con precisione, è fondamentale selezionare la sonda e la posizione appropriate. La pelle vulnerabile può richiedere l’uso di sonde non adesive (ad esempio lasciando il coperchio o attaccando uno strato di cellophane al lato appiccicoso). Tuttavia, l’intera sonda deve essere a stretto contatto con la pelle; in caso contrario, i sensori non forniranno valori affidabili (Figura 4 e Figura 8). Un ambiente luminoso causa falsi valori falsi alti e scuri falsi bassi se la sonda non è saldamente attaccata alla pelle. In caso di scarsa qualità di registrazione (indicata dal dispositivo) o valori inverosimile, la risoluzione dei problemi inizia controllando se sono stati eseguiti i passaggi essenziali sopra menzionati. Se il problema persiste, la sonda e il preamplificatore devono essere sostituiti e tutti i contatti della spina elettrica controllati. Le sorgenti luminose esterne che agiscono sul sensore possono anche innescare valori errati; coprire le sonde con una copertura impermeabile alla luce rimedierà a questo. Se persistono valori NIRS anomali, il paziente deve essere esaminato per escludere complicazioni. I seguenti parametri devono essere valutati e ottimizzati: pressione arteriosa, ossigenazione sistemica, pH, emoglobina, ritorno di ossigeno cerebrale (quando il paziente è in bypass cardiopolmonare)44.

Per modificare l’uso standard, non c’è limite alle possibili applicazioni. È possibile posizionare una sonda NIRS su qualsiasi sito di interesse a condizione che la pelle sia intatta. La derivazione simultanea di valori da più siti consente una grande varietà di configurazioni in base a ogni specifica domanda clinica o scientifica. Ad esempio, NIRS e NIRS multisito possono essere utilizzati al di fuori delle cure critiche e anche durante l’eserciziofisico 12.

Nonostante la sua facilità di applicazione e utilizzo, la misurazione di rSO 2 ha alcunelimitazioni che devono essere prese in considerazione quando si interpretano valori e curve. I valori misurati dipendono dal dispositivo e dai sensori utilizzati32. I valori assoluti devono quindi essere interpretati con cautela- i valori di riferimento non possono essere trasferiti facilmente tra dispositivi e configurazioni32. I valori di rSO2 per organi diversi dal cervello variano molto tra gli individui30. Ma anche all’interno di una registrazione, i valori possono fluttuare fino al 6% se una sonda si stacca e viene quindi riattaccata45. Inoltre, i valori NIRS dipendono dallo stato metabolico dell’individuo, che viene alterato da interventi come l’ipotermia terapeutica e il farmaco24.

I cambiamenti nelle condizioni limite dei tessuti, ad esempio l’ingresso di sangue o aria a causa di un intervento chirurgico, producono anche valori NIRSerrati 46. Nei primi giorni di vita dei neonati pretermine, il passaggio dal meconio alle feci regolari altera gli spettri di assorbimento fecale e può influenzare i valori misurati di rSOintestinale 2 47. Posizionare una sonda NIRS su tessuti diversi dalla posizione prevista produce imprecisioni nei valori assoluti, ma può comunque essere utile per monitorare le tendenze7.

Nonostante i suoi limiti, nirs è un buon mezzo per monitorare in modo non invasivo e continuo l’ossigenazione di una regione specifica in tempo reale. I metodi alternativi per valutare la perfusione globale dei tessuti sono invasivi e discontinui: estrazioni arteriose, concentrazione di lattato sierica, saturazione venosa centrale o saturazione di ossigeno del bulbo giugulare. Questi possono essere particolarmente problematici nei neonati pretermine, che sviluppano frequentemente anemia iatrogenica a causa di ripetute estrazioni di sangue e il cui rSOcerebrale 2 è compromesso durante l’estraimento arterioso48. Nei casi di bassa uscita cardiaca, durante l’ossigenazione extracorporea della membrana o quando sono in uso dispositivi di assistenza cardiaca non pulsatile, nirs funziona ancora – a differenza dell’ossimametria del polso – in quanto non richiede flusso pulsatile e può persino monitorare selettivamente le aree a rischiodi ipossia 7,49. i cambiamenti di rSO2 in queste regioni possono servire come primi segni di ridotta produzione cardiaca7. Con queste caratteristiche, NIRS fornisce informazioni cliniche essenziali che attualmente non possono essere ottenute da altre misure di saturazione dei tessuti.

L’ambito di applicazione del monitoraggio rSO2 nella terapia intensiva neonatale e pediatrica è destinato ad espandersi in futuro. Una potenziale applicazione è il monitoraggio dell’emodinamica cerebrale dopo una lesione cerebrale traumatica, che è già in fase di studio negliadulti 50,51,52,53,54,55. Nei neonati pretermine, l’integrazione dell’ossigeno diretta verso l’obiettivo può portare a migliori esiti di neurosviluppo riducendo l’ipossiemia cerebrale17,18,19. Anche la combinazione di NIRS cerebrale con altri biomarcatori cerebrali può essere promettente. Ad esempio, la combinazione di EEG e NIRS integrati nell’ampiezza può aiutare a determinare la prognosi nell’encefalopatia ischemica ipossicamoderata 56. Eventuali ulteriori applicazioni per questa combinazione includono emodinamica compromessa o convulsioni23.

In sintesi, NIRS è una tecnologia promettente con il potenziale per un’applicazione ancora più ampia. Applicate e interpretate correttamente, le misurazioni rSO2 aiutano a rilevare complicazioni o condizioni cliniche deteriorate in una fase precoce e guidano la terapia in vari contesti clinici. Questo protocollo fornisce ai medici gli strumenti per impostare e interpretare le misurazioni di rSO2 in diversi siti del corpo e per interpretare tali risultati.

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ringraziamo Carole Cürten per l’editing linguistico. Non è stato ricevuto alcun finanziamento per questo video. NB ha ricevuto una borsa di ricerca interna (IFORES) dalla facoltà di medicina dell’Università di Duisburg-Essen.

Materials

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
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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).
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