No invasiva de medición óptica del metabolismo cerebral en lactantes y Hemodinámica

1. Preparación para las Medidas de cabecera Los FDNIRS y los sistemas DCS son compactos y fáciles de mover en un carro pequeño a la cama del bebé en el hospital (Figura 1). Después de mover el carro con los dispositivos a la cabecera del enfermo, encienda el sistema y conecte la sonda óptica a los FDNIRS y dispositivos DCS. Asegúrese de que dos experimentadores están presentes para cada medición: uno para manejar los instrumentos y el ordenador, y una para sujetar la sonda. Seleccione la sonda apropiada según la edad gestacional del recién nacido (PMA). La sonda óptica con FDNIRS detector de fuente-separaciones de 1 cm, 1,5, 2 y 2,5 se utiliza para lactantes <37 semanas de EPM y la sonda con separaciones FDNIRS 1,5, 2, 2,5 y 3 cm se utiliza para lactantes de más edad (figura 2-A ). La elección de la fuente-detector cortas separaciones es dictado por el tamaño del bebe prematuro pequeño y más grande curvatura cabeza. Cuando se utiliza una sonda más grande con un bebé prematuro, la relavamente menor tamaño de la cabeza del bebé y su curvatura significativa juntos impiden un contacto eficaz entre la cabeza del niño y todas las fuentes y detectores. Por esta razón, la sonda con FDNIRS detector de fuente-separaciones de 1 cm, 1,5, 2 y 2,5 es adecuado para su uso con recién nacidos prematuros. Nuestra investigación se ha comprobado que los elegidos detector-fuente separaciones son suficientes para medir las propiedades ópticas de la corteza cerebral de 14 de ambos prematuros ya término. DCS fibras fuente y el detector están dispuestos en una fila paralela a las fibras FDNIRS con distancias fuente-detector de 1,5 (un detector) y 2 cm (tres detectores) en ambas sondas bebés prematuros y de término. Desinfectar las sondas ópticas con un paño Sani-desinfectar y limpiar insertar la sonda y fibras de polipropileno en un manguito de plástico de un solo uso. 2. FDNIRS ajustes de ganancia y Calibración Abra la interfaz FDNIRS gráfica de usuario (GUI) y seleccione el archivo de configuración del programabloque correspondiente a la sonda y la calibración se utiliza. Para ajustar las ganancias del detector, con cuidado coloca la sonda sobre una superficie de la cabeza del sujeto sin pelo (preferentemente el lado izquierdo de la frente) y la mantienen en la misma posición sin aplicar ninguna presión. Encienda fuentes y detectores y ajustar el voltaje PMT hasta que la amplitud de cualquiera de los láseres de origen alcanza 20.000 recuentos. 32.000 conteos es la digitalización máxima de la tarjeta de adquisición de analógico a digital, y las ganancias deben fijarse por debajo de ese umbral para evitar la saturación durante la adquisición de datos. Las ganancias se debe establecer en el área frontal, porque esta región tiene generalmente la menor absorción de la luz láser y por lo tanto es más propenso a la saturación. Apagar las fuentes y detectores y devolver la sonda al bloque de calibración. Los láseres deben estar apagados cuando se mueve la sonda para la seguridad de los ojos, los detectores deben estar apagados porque PMT son muy sensibles y cualquier exposición a la luz brillante increases ruido de fondo y de forma permanente, puede dañarlos. Con la sonda en el bloque de calibración, utilice la densidad neutral (ND) filtrar si se satura par de detectores fuente. Diferentes filtros ND se puede seleccionar debido a la optimización de las ganancias en los recién nacidos con diferentes tonos de piel Mantenga la sonda inmóvil durante 16 segundos mientras se ejecuta el procedimiento de calibración. Puesto que no se mueva físicamente una fuente a diferentes distancias a partir de un único detector para lograr un esquema de multi-distancia, pero en lugar de utilizar cuatro combinaciones de dos fuentes independientes y dos detectores independientes, es necesario calibrar para la alimentación diferente de las dos fuentes y las diferentes ganancias de los dos detectores. Mediante la medición de un bloque de calibración de propiedades ópticas conocidas, se estima la amplitud y los factores de corrección de fase necesarios para recuperar los coeficientes de absorción y dispersión del bloque de calibración. Después de la calibración, adquirir más de 16 segundos de datos en el bloque y visualmente evaluar la adecuación de the calibración con una interfaz gráfica de usuario dentro de la empresa MATLAB. La medida μa y 'ms deben coincidir con los coeficientes reales de bloque de calibración en cualquier longitud de onda. Recalibrar si el ajuste es pobre. Si las ganancias de detectores necesitan ser cambiados, o fibras de fuente y el detector necesita ser desconectado durante las mediciones, repetir el procedimiento de calibración del dispositivo de FDNIRS. Al final de la sesión de medida, adquirir otra sec 16 de datos en el bloque de calibración para verificar si la calibración se mantuvo durante las mediciones sobre el tema. Si la calibración no se ha mantenido, tomar una calibración de segundo al final de la medición y se aplican a los datos adquiridos. 3. DCS Settings Abra la in-house de adquisición de datos DCS interfaz gráfica de usuario y cargar el archivo de configuración correspondiente a la sonda óptica que se utiliza. Antes de comenzar las mediciones, verificar que la potencia del láser de la fuente de DCS es apropiada para exposición de la piel mediante la medición de tque la potencia del láser de la fuente de DCS con un medidor de potencia y la comprobación del tamaño punto con una tarjeta de visualización IR (el láser emite a 785 nm, que no es visible). La potencia DCS láser es de ~ 60 mW y acoplado a una fibra de diámetro relativamente pequeño (400-600 micras). Para cumplir con las normas ANSI para exposición de la piel, la luz de la sonda debe ser atenuada y difundida a través de un área grande. Esto se consigue cubriendo la punta de la fibra con un diámetro de 3 mm blanco Teflon hoja (figura 2-A). El teflón es altamente dispersión y ampliamente difunde el haz de láser. En la cabecera del paciente, garantizar que la potencia del láser en la sonda es inferior a 25 mW y el tamaño del punto es mayor que 3 mm de diámetro. En cuanto a los FDNIRS, apague siempre fuentes y detectores al mover la sonda óptica. Detección DCS es conteo de fotones y no hay ajuste de ganancia APD como se requiere para el dispositivo FDNIRS. Una bandera en el software de adquisición indica si el exceso de luz que se detecta, en cuyo caso la luz de acoplamiento al IETsu fuente o detector de fibras debe reducirse girando los conectores de fibra. Detección de luz adecuada está en el rango de 200,000-4,000,000 fotones detectados (correspondientes a -26 ~ 0 dB en la pantalla del ordenador). Evite la luz ambiente excesiva para reducir el ruido de fondo. La DCS no requiere calibración para medir la CBF i. El flujo de sangre es proporcional al tiempo que se necesita para bajar de correlación. Un bloque sólido no es suficiente para comprobar la calidad de la señal, ya que no hay partículas de dispersión de movimiento que causan caries. Un brazo experimentador en cambio, muestra la descomposición – el más rápido el flujo de sangre, más acusada es la decadencia. 4. Adquisición de Datos Mientras FDNIRS y mediciones DCS se puede hacer rápidamente en secuencia, mida primero todos los lugares con un dispositivo y luego repetir la misma progresión con el otro dispositivo, utilizando un software independiente de adquisición correspondiente a cada uno. Mide siete localidades que cubren frontal, temporal y Parietal áreas, de acuerdo con un sistema de 10-20 (Fp1, FPZ, FP2, C3, C4, P3, P4), en secuencia (figura 2-B). Parte el cabello a lo largo de la línea de fuente-detector y coloque la sonda en esa zona de la cabeza. Encienda el láser y detectores FDNIRS y compruebe la calidad de la señal: cuenta la amplitud debe ser de entre 2.000 y 20.000 y cambios de fase SNR <2 grados. Si fuera de estos rangos, cambiar la posición de la sonda, el cabello se separaron y garantizar todas las fuentes y los detectores están en contacto con la piel. Adquirir datos durante 16 seg. Repita las mediciones hasta tres veces en cada lugar (Figura 2-C), separando el cabello y el reposicionamiento de la sonda en un punto ligeramente diferente para cada adquisición. Esto se hace para minimizar el efecto de las heterogeneidades locales tales como el cabello y superficiales grandes buques y para proporcionar los valores representativos de una región, en lugar de un solo punto. Encender el láser y detectores de DCS y adquirir datos para 10 seg. Vuelva a colocar la sonda y el representantecomer las adquisiciones (como ocurre con las medidas FDNIRS). Apague todos los láseres al mover la sonda entre localidades. La recolección de datos en los siete lugares que no siempre es posible. Deje de medidas si el sujeto manifiesta cualquier signo de sufrimiento o de movimiento. Vuelva a realizar la adquisición, si es posible. Electrodos EEG o equipo de respiración también puede impedir que las mediciones en algunas localidades. 5. Medida de los parámetros sistémicos Para el cálculo de CMRO 2i, dos parámetros sistémicos, la oxigenación arterial (SaO 2) y de la hemoglobina en la sangre (HGB), debe ser adquirido. HGB también es necesaria para calcular CBV. Aunque la oximetría de pulso convencional proporciona medidas de la SaO 2, HGB convencionalmente se mide con un análisis de sangre. Un oxímetro de pulso nuevo, desarrollado por Masimo Corporation, es capaz de medir de forma no invasiva HGB mediante el uso de múltiples longitudes de onda. El dispositivo está aprobado por la FDA para bebés> 3 kg, y permite un rápido meas cabeceraure tanto de SaO 2 y HGB. Record SaO 2 y HGB utilizando un oxímetro de pulso Masimo (spot Pronto comprobar pulso co-oxímetro). En estas mediciones, coloque un adhesivo de uso único sensor para el dedo gordo del pie del bebé. HGB se mostrará en el monitor a los pocos segundos. Cuando no es posible utilizar el pulso Masimo co-oxímetro, medida SaO 2 con otros oxímetros de pulso aprobados por la FDA. HGB puede ser o recuperado de cartas de los pacientes clínicos o han utilizado valores normativos. 6. Análisis de Datos Abrir una en casa de post-procesamiento de análisis de datos GUI utilizando MATLAB. Este software no sólo calcula todos los parámetros hemodinámicos, pero también utiliza la redundancia de datos para evaluar automáticamente la calidad de la medición y limitar los resultados. Automáticas criterios objetivos para el control de calidad son los datos para descartar FDNIRS si: R2 <0,98 para el ajuste del modelo a los datos experimentales, p-valor> 0.02 Para el coeficiente de correlación de Pearson producto momento entre los coeficientes de absorción ocho medidos y el ajuste de la hemoglobina (figura 3-A), valor de p> 0,02 para el ajuste lineal de los coeficientes de dispersión reducido frente a longitud de onda (figura 3-B) 15. Si más de 33 por ciento de los datos méritos descarte, todo el conjunto se descarta. Para los DCS, datos se descartan si: la cola de la curva de ajuste difiere de 1 en más de 0,02, la variación acumulada entre los 3 primeros puntos de la curva es más de 0,1, o el valor medio de los 3 puntos primero es más de 1,6 (Figura 4). Si más de 50 por ciento de las curvas se descartan, o los valores de ajuste tienen un coeficiente de variación> 15 por ciento, todo el conjunto se desecha 15. Calcular absoluta HBO y concentraciones HBr mediante el ajuste de los coeficientes de absorción a las longitudes de onda, utilizando valores de la literatura para la Hb extinción coeficientes de 16 yun 75 por ciento de concentración de agua en el tejido 17. Deducir la concentración de hemoglobina total (HBT = HBO + HBr) y SO 2 (HBO / hbt) de las concentraciones de HBO y HBr. Estimar el volumen sanguíneo cerebral usando la ecuación descrita en Ijichi et al 18. CBV = (HBT × MW Hb) / (HGB × D bt), donde MW Hb = 64.500 [g / mol] es el peso molecular de la Hb, y D bt = 1,05 g / ml es la densidad del tejido cerebral. Calcular CBF i mediante el ajuste de las funciones medidas temporales de autocorrelación para la ecuación de correlación difusión. El marco teórico detallado para calcular CBF i está en Boas et al. Y Boas y YUD 10,11. En las ecuaciones, utilizar los coeficientes individuales de absorción medido de FDNIRS y una media de los coeficientes de dispersión a través de toda la población. Calcular el índice de consumo de oxígeno cerebral mediante el uso de la medida FDNIRS de SO <sub> 2 y la medida de DCS CBFI con la siguiente ecuación: CMRO 2i = (HGB × × CBFI (SaO 2 – SO 2)) / (4 × × β MW Hb) 15, donde el factor 4 refleja las cuatro moléculas de O 2 unidos entre hemoglobina y β es la contribución porcentual del compartimento venoso para la medición de oxigenación de la hemoglobina 19.