Perinatālo smadzeņu neiroaizsardzība pēc agrīnas informācijas par smadzeņu oksigenāciju un perfūzijas modeļiem

Anotācija:

Smadzeņu perfūzijas/oksigenācijas patoloģiskie modeļi ir saistīti ar neironu bojājumiem. Priekšlaicīgi dzimušiem jaundzimušajiem hipoksēmija, hipo-/hiperkapnija un smadzeņu autoregulācijas trūkums ir saistīti ar peri-intraventrikulāru asiņošanu un baltās vielas bojājumiem. Šķiet, ka reperfūzijas bojājumi pēc perinatālās hipoksiskās išēmijas jaundzimušajiem ir saistīti ar smadzeņu hiperoksigenāciju. Tā kā bioloģiskie audi ir caurspīdīgi tuvu infrasarkanajai (NIR) gaismai, NIR-spektroskopija (NIRS) ir neinvazīvs gultas līdzeklis, lai uzraudzītu smadzeņu oksigenāciju un perfūziju.

Smadzeņu perfūzija attiecas uz skābekļa un barības vielu piegādi smadzenēm caur asinsvadiem, lai uzturētu normālu smadzeņu šūnu metabolismu. Atmiņa attiecas uz cilvēka spēju saglabāt informāciju smadzenēs pēc informācijas saņemšanas caur maņām un spēju atspoguļot un atsaukt atmiņā.

Smadzeņu perfūzija ir cieši saistīta ar atmiņu. Pietiekams skābekļa un barības vielu daudzums asinīs var stimulēt normālu neironu darbību, palielināt smadzeņu vielmaiņas ātrumu un uzlabot atmiņu. Pārāk daudz vai pārāk maza smadzeņu perfūzija novedīs smadzeņu šūnas "bada" vai "pārsātinājuma" stāvoklī, kas ietekmēs normālu smadzeņu šūnu vielmaiņu un tādējādi kaitēs atmiņai.

Noklikšķiniet uz Zināt veidusUzlabot atmiņu

Kā uzturēt atbilstošu smadzeņu perfūziju? Pirmā lieta, kas jādara, ir saglabāt labu veselību, izveidot veselīgus ēšanas un dzīves paradumus, uzturēt regulāras fiziskās aktivitātes un pietiekami gulēt. Otrkārt, saglabājiet pozitīvu attieksmi, bieži piedalieties sabiedriskās un kultūras aktivitātēs un saglabājiet savas smadzenes aktīvas un radošas. Visbeidzot, saglabājiet labu garīgo stāvokli, izvairieties no pārmērīgas trauksmes vai depresijas un aktīvi izturieties pret stresu un problēmām.

Kopumā veselīgas smadzeņu perfūzijas uzturēšana ir ne tikai labvēlīga smadzeņu veselībai, bet arī uzlabo atmiņu un radošumu. No šī brīža iedibināsim veselīgus dzīves paradumus, aktīvi nodosimies dzīvei un darbam un kļūsim par veselīgu un enerģisku cilvēku. Var redzēt, ka mums jāuzlabo atmiņa. Cistanche var uzlabot atmiņu, jo Cistanche ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls ar daudziem unikāliem efektiem, no kuriem viens ir uzlabot atmiņu. Maltās gaļas efektivitāti nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp karbonskābe, polisaharīdi, flavonoīdi utt. Šīs sastāvdaļas var veicināt smadzeņu veselību, izmantojot dažādus kanālus.

Šajā pārskatā galvenā uzmanība pievērsta agrīnai novērtēšanai un smadzeņu oksigenācijas/perfūzijas patoloģisku modeļu vadīšanai, lai, iespējams, samazinātu smadzeņu traumas. Iznēsātiem zīdaiņiem agrīni smadzeņu skābekļa padeves modeļi palīdz izlemt, vai ir jāapsver terapija (hipotermija) un papildu terapija. Tiks apspriesti turpmākie ar NIRS saistītie tehniskie sasniegumi, piemēram, (funkcionālā) NIRS izmantošana, kas ļauj vienlaikus novērtēt un integrēt sirdsdarbības ātrumu, elpošanas ātrumu un uzraudzīt smadzeņu autoregulāciju.

Atslēgvārdi:

Smadzeņu skābekļa monitorings; tuvā infrasarkanā spektroskopija; neiroaizsardzība; neiromonitorings; smadzeņu perfūzija; smadzeņu autoregulācija.

1. Ievads
Perinatālā smadzeņu bojājuma mazināšana un profilakse, cita starpā, ir vērsta galvenokārt uz stresa mazināšanu (priekšlaicīgi dzimušais), mērenu hipotermiju (jaundzimušais) un farmakoloģisko (papildu) terapiju [1–3]. Tomēr patoloģiski skābekļa un/vai perfūzijas modeļi bieži notiek pirms smadzeņu bojājumiem. Peri-intraventrikulāru asiņošanu (PIVH) rašanās un paplašināšanās ļoti un ārkārtīgi priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem (dzimuši attiecīgi no 28 līdz 32 grūtniecības nedēļām un jaunākiem par 28 nedēļām), turpretī dziļa un pastāvīga hipoksēmija vai hiperoksēmija bieži notiek pirms baltās vielas bojājuma (WMI) šajā neaizsargātajā jaundzimušo grupā [4,5].

Līdzīgi jaundzimušajiem, kuriem ir perinatālā hipoksija-išēmija vai dzimšanas asfiksija, (agrīna) smadzeņu hiperoksigenācija, smadzeņu autoregulācijas zudums un sekojoši perfūzijas traucējumi ir saistīti ar papildu smadzeņu bojājumiem un nelabvēlīgu 2-gadu iznākumu vai pat nāvi [6 –8]. Tāpēc agrīna kļūdainu smadzeņu skābekļa un/vai perfūzijas modeļu identificēšana var būt svarīga savlaicīgai korektīvai intervencei, ja iespējams, lai novērstu vai vismaz samazinātu jaunattīstības smadzeņu bojājumus.

Bioloģiskie audi ir caurspīdīgi tuvās infrasarkanās gaismas spektra daļai (700–1000 nm), un to sekojošā absorbcija ar skābekli saturošu un deoksigenētu hemoglobīnu padara (nepārtraukto viļņu) tuvu infrasarkano staru spektroskopiju (NIRS) par ideālu gultas rīku, lai neinvazīvi uzraudzītu ievērojamu daudzumu. izmaiņas skābekļa un jaunattīstības smadzeņu perfūzijā [9–12]. Tas mēra reģionālo smadzeņu piesātinājumu (rScO2) arteriālo, kapilāro un venozo asiņu maisījumā (parasti attiecīgi ~25~5~75%) NIRS sensora sasniedzamības robežās, kas piestiprināts pie galvas ādas. [9]. Parasti tiek mērīts banāna formas laukums starp izstarojošiem un uztverošajiem optodiem. Tuvās infrasarkanās gaismas maksimālais iespiešanās dziļums ir no 2 līdz 3 cm, vismaz tad, ja optodu attālums ir vismaz 4 cm [13].

Sagaidāms, ka baltā un pelēkā viela tiek "apspīdēta", vismaz priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem. Tas var būt mazāk vienkārši, strādājot ar pilngadīgiem zīdaiņiem. Šķiet, ka dažādu smadzeņu reģionu oksigenācija ir diezgan viendabīga un būtiski neatšķīrās, kā mēs pētījām [14], kas liecina, ka viens sensora izvietojums ir uzticams globālā rScO2 noteikšanai. Ir svarīgi norādīt, ka klīniski izmantotās NIRS ierīces uzrauga rScO2 "tendences" vai izmaiņas, nevis absolūtās vērtības. Iepriekšējie pētījumi parādīja, ka komerciāli pieejamo ierīču precizitāte ir aptuveni 5,2% (spēja izmērīt to pašu vērtību pēc atkārtotiem mērījumu mēģinājumiem) [9,10,15]. Turklāt dažkārt ir diezgan būtiskas atšķirības rScO2 rādījumos dažādās pieejamās ierīcēs, pamatojoties uz dažādiem pamata pieņēmumiem vai algoritmiem [10, 16]. Tomēr ir plaši atzīts, ka rScO2 "normālās" vērtības jaundzimušajiem ir no 55 līdz 85% [17,18]. Vairākos eksperimentālos un klīniskos pētījumos ir pierādīts, ka ilgstošas ​​epizodes ar rScO2 vērtībām zem 40–45% apdraud skābekļa metabolismu jaunattīstības smadzenēs un var izraisīt neironu bojājumus [19–22].

Neraugoties uz atrunām par NIRS noteiktās smadzeņu oksigenācijas precizitāti, mēs domājam, ka nenobriedušu smadzeņu skābekļa pieplūduma "tendences uzraudzība" pie gultas šādā neinvazīvā veidā var būt nozīmīga klīniskajā aprūpē. Agrīna rScO2 vērtību (pastāvīgu) patoloģisku modeļu atpazīšana un no NIRS iegūtā smadzeņu skābekļa ekstrakcija var atspoguļot smadzeņu skābekļa un perfūzijas samazināšanos no sliedēm [15, 23, 24], un enerģiska un ātra korekcija, ja iespējams, var aizsargāt nenobriedušās smadzenes.

Nākamajās sadaļās mēs koncentrēsimies uz iespējamiem ieguvumiem no klīniskās aprūpes, ko sniedz NIRS uzraudzīta skābekļa piesātinājuma signāla agrīna novērtēšana (modelis atpazīšana) ārkārtīgi priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem [15] un priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem, kuriem ir bijusi perinatālā hipoksija un išēmija [8]. . Tiks īsi apspriesti papildu uzlabojumi, piemēram, integrācija ar citiem uzraudzības parametriem, piemēram, sirdsdarbības ātrumu, elpošanas ātrumu un amplitūdā integrēto EEG (aEEG), kā arī priekšrocības, ko sniedz NIRS signāla integrācija ar asinsspiedienu, lai novērtētu (nepietiekamība). ) smadzeņu autoregulācija.

2. Smadzeņu traumu mehānismi priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem un smadzeņu oksigenācija

Ārkārtīgi priekšlaicīgi dzimušiem jaundzimušajiem PIVH ir viens no svarīgākajiem nelabvēlīgo (motorās) attīstības iznākumu un nāves iemesliem, kas šajā populācijā ir līdz 45% [25,26]. Galvenokārt asiņošana aprobežojas ar dīgļu matricu vai ar papildu mērenu pagarinājumu sānu smadzeņu kambaros (attiecīgi I un II pakāpe saskaņā ar Papile klasifikāciju [27]). Mazākā daļa attīstās līdz lielākiem PIVH III pakāpei (liels asiņu daudzums smadzeņu kambaros, kas ir paplašināti) vai pat asiņu paplašināšanās smadzeņu parenhīmā ap smadzeņu kambariem (IV pakāpe vai venozs infarkts). PIVH etioloģija ir daudzfaktorāla, un PIVH, kas attīstās perinatāli un/vai ilgst 12 stundu laikā pēc piedzimšanas, šķiet cieši saistīti ar pro-iekaisuma citokīniem un oksidatīvo sugu veidošanos [28, 29].

Tomēr lielākā daļa PIVH attīstās un izplatās pirmajās 3 dzīves dienās vai pat vēlāk. Asinsvadu nenobrieduma kombinācija dīgļu matricas mikrocirkulācijā [30] un bieži vien ievērojams smadzeņu perfūzijas pieaugums (un svārstības) respiratorā distresa sindroma (IRDS) izraisītā akūtā pCO2 un/vai hipoksijas palielināšanās dēļ [31,32] , iestatot smadzenes PIVH attīstībai un to paplašināšanai līdz smagākām stadijām (ti, III un IV pakāpei) [28,33]. Šajā ziņā svarīgi ir tas, ka intravaskulārais CO2 ļoti ātri izkliedējas smadzeņu rezistences asinsvadu perivaskulārajā telpā (pretēji bikarbonātam: hematoencefāliskā barjera ir relatīvi necaurlaidīga pret bikarbonātu [34]), kur tas pazemina perivaskulāro pH, izraisot akūtu vazodilatāciju. [32]. Smadzeņu asinsvadu gultnes trauslo autoregulācijas spēju šiem ārkārtīgi nenobriedušiem jaundzimušajiem vēl vairāk provocē hiperkarbijas vazodilatējošā iedarbība. Tas var izraisīt asinsspiediena pasīvu smadzeņu cirkulāciju, kas veicina smadzeņu perfūzijas svārstības, iespējamas hipoksijas epizodes hipotensijas laikā un jau esošās asiņošanas pagarināšanos [35, 36].

Var būt skaidrs, ka smadzeņu hiper(hipo)perfūzijas/oksigenācijas un/vai smadzeņu asinsrites svārstību novēršana vai agrīna atpazīšana un samazināšana, iespējams, samazina vai pat novērš PIVH rašanos un paplašināšanos. Šajā ziņā īpaši svarīgi ir censties panākt stabilu arteriālā oglekļa dioksīda līmeni normas robežās (ti, 35–50 mmHg). Smadzeņu oksigenācijas modeļa uzraudzība, izmantojot NIRS noteikto rScO2 pēc iespējas ātrāk pēc piedzimšanas, vēlams jau uz reanimācijas galda, vismaz līdz 4. pēcdzemdību dienai šajās neaizsargātajās jaundzimušo grupās var savlaicīgi brīdināt klīnicistu par hiperkapnijas izraisītu slimību. hiperoksigenācija/hiperperfūzija [25,35] un hipoksija vai hipokapnija, ko izraisa nenobriedušu smadzeņu oksigenācija/hipoperfūzija [32]. Ļoti nesen veikts pētījums no Tamura et al. [37] parādīja, ka hiperkapnija dzemdību zālē bija saistīta ar visu pakāpju PIVH rašanos lielā priekšlaicīgi dzimušo zīdaiņu grupā.

Alderliesten et al. [35] showed supranormal rScO2 values [17] during 24 h preceding PIVH in a case–control study of 650 preterm infants below 32 gestational weeks. In the same study, it was shown that the combination of hyperoxygenation (hyperperfusion) and loss of autoregulation preceded the extension of PIVHs to a higher grade. It was also reported that inotropes were related to loss of cerebral autoregulation (defined as a moving correlation >0.5 starp rScO2 un vidējo arteriālo spiedienu). Citi potenciāli precīzāki matemātiskie modeļi, lai aprakstītu smadzeņu autoregulācijas esamību vai neesamību, piemēram, saskaņotība un pārneses funkcijas pieaugums, tiek intensīvi pētīti, ņemot vērā to klīnisko nozīmi [38], kas tiks sīkāk aplūkoti citā šī raksta sadaļā. Pēcpārbaudes pētījums 15 un 24 mēnešus koriģētajā 734 priekšlaicīgi dzimušo zīdaiņu grupā uzrādīja saistību starp zemām rScO2 vērtībām un nelabvēlīgiem neiroloģiskās attīstības rezultātiem 2 gadu vecumā [39]. Nesen veikts perspektīvs pētījums ar 185 ārkārtīgi priekšlaicīgi dzimušiem jaundzimušajiem, izmantojot NIRS uzraudzītu rScO2, parādīja, ka ilgstoša smadzeņu piesātinājuma samazināšanās bija saistīta ar jebkuras pakāpes PIVH rašanos [40].

Tātad agrīna iejaukšanās, lai ātri normalizētu arteriālo oglekļa dioksīda un smadzeņu skābekļa piesātinājuma līmeni, un novērstu lielas smadzeņu perfūzijas svārstības, kas rodas smadzeņu asinsvadu gultnes autoregulācijas spēju trūkuma dēļ (noņemšanas politika un/vai sedācija). samazināt PIVH sastopamību un tās smagumu [41]. Līdz šim tikai viens prospektīvs randomizēts intervences pētījums, kurā 166 priekšlaicīgi dzimuši zīdaiņi, kas dzimuši pēc mazāk nekā 28 nedēļām ilgas smadzeņu piesātināšanas, tika novēroti ar NIRS (pētījuma grupa) vai ne (kontroles grupa), lai samazinātu hipo- vai hiperoksijas epizodes pirmajā 3 dzīves dienas [42]. Tika ziņots, ka uzraudzītie zīdaiņi, pretēji tiem zīdaiņiem, kuru monitori bija akli, samazināja hipoksijas un/vai hiperoksijas slogu un uzrādīja stabilāku smadzeņu skābekļa piesātinājumu, kas lielākoties bija normas robežās (55–85%) [17]. Tas samazināja īpaši smagu PIVH (III un IV pakāpe) sastopamību [43].

Lai gan mūsdienu jaundzimušo intensīvās terapijas nodaļās cistiskās periventrikulārās leikomalācijas sastopamība ir ievērojami samazinājusies, saskaņā ar MRI pētījumiem difūzās baltās vielas bojājums (dWMI) rodas aptuveni 50% ārkārtīgi un ļoti priekšlaicīgi dzimušu zīdaiņu [44,45]. Ir ierosināts, ka ļoti neaizsargāto oligodendrocītu prekursoru nobriešanas pārtraukšana un mielinizācijas apstāšanās ir atbildīga par DWI [46] un ļoti svarīgu iemeslu šīs pacientu grupas neoptimālam neirodeģenerācijas iznākumam [47]. dWMI bieži ir saistīta ar mātes un/vai augļa infekciju vai augļa hipoksiju, kas izraisa proinflammatoriskus citokīnus un palielinātu mikrogliju aktivitāti, kas traucē oligodendrocītu prekursoru attīstību [48]. Tomēr pēcdzemdību problēmas un jo īpaši hipoksija ar išēmiju vai bez tās arī ir cieši saistītas ar DWI. Salīdzinoši svarīga loma pēcdzemdību periodā ir akūta hipokapnija (un mazākā mērā hiperoksija), kas izraisa smadzeņu asinsvadu gultnes tūlītēju vazokonstrikciju ar sekojošu hipoperfūziju un tādējādi mazāku skābekļa piegādi [5,32]. Īpaši neparasti zemas rScO2 vērtības stabilam, bet mākslīgi vēdinātam zīdainim ir aizdomīgas par ventilācijas izraisītu hipokapniju, kas izraisa nobriedušu smadzeņu išēmisku-hipoksisku bojājumu [49]. NIRS uzraudzītas smadzeņu oksigenācijas, arteriālās skābekļa piesātinājuma un beigu CO2 monitoringa kombinācija, ko arvien biežāk izmanto standarta klīniskajā aprūpē jaundzimušo intensīvās terapijas nodaļās, varētu būt spēcīga profilakses politika pret hipokapnijas izraisītu WMI.

Zināma piesardzība ir attaisnojama arī ilgstošas ​​hemodinamiski patentēta Ductus Arteriosus (hsPDA) gadījumā, jo īpaši pašlaik, kad paredzamā kanāla (ķirurģiskas) slēgšanas politika kļūst par galveno [50, 51]. HsPDA izraisa asins kanālu nozagšanu, kas sākotnēji bija paredzēts smadzenēm ar potenciālu jaunattīstības nenobriedušu smadzeņu perfūzijas/skābekļa ietekmē, un tas var neatbilst vielmaiņas prasībām [52]. Pētījumā ar salīdzinoši lielu zīdaiņu populāciju ar hsPDA mēs atklājām neparasti zemas rScO2 vērtības, bieži vien zem 45% (tātad krietni zem "normālo" vērtību apakšējās robežas 55% [17]). Tiek ziņots, ka pastāvīgās vērtības, kas zemākas par 40–45%, ir saistītas ar smadzeņu bojājumiem [19,53]. Mēs patiešām atklājām saistību starp zemu smadzeņu skābekļa daudzumu un hsPDA ilgumu, no vienas puses, un mazāku tilpumu, īpaši smadzenītēs, smadzeņu reģionā ar ievērojami augstu metabolismu, no otras puses [53–55]. Šis atklājums apstiprināja iepriekšējos pētījumus, kuros ziņots par hsPDA negatīvo ietekmi uz smadzenīšu augšanu šiem nenobriedušiem jaundzimušajiem [22,56]. Tas liek domāt, ka ilgstoši hsPDA ne vienmēr var būt tik nevainīgi, kā tika uzskatīts iepriekš. Mūsu NICU visi zīdaiņi ar hsPDA smadzeņu skābekļa pazīmēm tiks uzraudzīti iepriekš izskaidroto iemeslu dēļ.

Priekšlaicīgi dzimušo bērnu "hipotensijas" definīcija, kas galvenokārt definēta kā vidējais arteriālais spiediens, kas ir zemāks par gestācijas vecumu nedēļās, dod vietu pārmērīgai ārstēšanai ar pozitīviem inotropiem. Vairāki pētījumi ziņo, ka šajos "hipotensijas" periodos nav orgānu sistēmu disfunkcijas, metaboliskās acidozes vai NIRS uzraudzītas nepietiekamas smadzeņu skābekļa pazīmju [35,57]. Turklāt ilgtermiņa attīstības rezultāts neatšķīrās no zīdaiņiem bez hipotensijas [57,58]. Pašlaik mūsu politika attiecībā uz “hipotensiju” ir paredzama, ja NIRS noteiktais smadzeņu skābekļa daudzums ir normas robežās un nav sistēmiskas nepietiekamas perfūzijas vai acidozes pazīmju.

Citas problēmas, kurās NIRS uzraudzīta smadzeņu skābekļa padeve var palīdzēt novērst nenobriedušu smadzeņu bojājumus, ir anēmija un hipoglikēmija: tiek ziņots, ka anēmija ar hemoglobīna līmeni zem 6 mmol/l ietekmē pareizu priekšlaicīgi dzimušo smadzeņu apgādi ar skābekli [59], savukārt dziļa hipoglikēmija var To var atpazīt pēc spontāni pieaugošā smadzeņu skābekļa līmeņa, ko izraisa glikozes samazināšanās, kas kavē vielmaiņu un līdz ar to arī skābekļa izmantošanu [60].

3. Smadzeņu traumas mehānismi zīdaiņa laikā un smadzeņu oksigenācija

Hipoksiski išēmiska encefalopātija (HIE), ko izraisa perinatālā asfiksija, ir galvenais nevēlamo neirodeģenerācijas iznākumu un jaundzimušo mirstības cēlonis [61]. Lai gan neironu bojājumi rodas faktiskās (galvenokārt augļa) hipoksijas epizodes(-u) laikā pārmērīgas ierosinošu neirotransmiteru veidošanās dēļ, dziļa kalcija pieplūde neironu šūnās izraisa akūtu oksidatīvu bojājumu šūnu membrānai, kas ir būtiska dzimšanas asfiksijas izraisīto smadzeņu daļa. traumas rodas pirmajās 48 līdz 96 dzīves stundās un var ilgt pat nedēļas un sākas pēc reperfūzijas un reoksigenācijas dzimšanas brīdī [62]. Fosfora kodolmagnētiskās rezonanses spektroskopija parādīja, ka pirmajās stundās pēc reperfūzijas/reoksigenācijas pēc dzemdībām smadzeņu oksidatīvais metabolisms ir normāls, bet sekundāra smadzeņu enerģijas mazspēja sākās pēc 10 līdz 12 stundu vecuma, kas, šķiet, ir maksimālā vecumā no 24 līdz 72 stundām, izraisot ievērojams papildu smadzeņu bojājums [22,62].

Reoksigenācijas izraisīta brīvo radikāļu, slāpekļa monoksīda un citu toksisku savienojumu veidošanās ne tikai izraisa akūtu neironu šūnu bojājumu, bet arī aktivizē pro-iekaisuma citokīnu veidošanos, izraisot sekundāru smadzeņu enerģijas mazspēju un trofisko faktoru samazināšanos [63]. Šis sekundārās enerģijas atteices izraisītais aizkavētais bojājums nodrošina mums "terapeitisku" logu, kurā var panākt smadzeņu bojājumu samazināšanos, novēršot un/vai novēršot brīvo radikāļu un nitrozējošo stresu, svarīgas toksiskas vielas, kas veicina sekundāro enerģijas atteici un vienlaicīgus smadzeņu bojājumus. Līdz šim mērena ķermeņa hipotermija līdz 33,5 ◦C uz 72 stundām ir vienīgā iedibinātā terapija, kas samazina reperfūzijas bojājumus pēc piedzimšanas asfiksijas. Tomēr pašlaik tiek pētīta papildu terapija ar farmakoloģiskiem neiroprotektīviem savienojumiem (to kombinācijām): ļoti iespējams, ka hipotermijas kombinācija ar farmakoloģiskiem savienojumiem veicina turpmāku ar dzimšanas nosmakšanu saistīto smadzeņu bojājumu samazināšanos [63].

Lai optimāli samazinātu vai pat novērstu dzemdību asfiksijas izraisītu reoksigenācijas-reperfūzijas bojājumus jaunattīstības smadzenēs, ir ļoti svarīgi izvēlēties zīdaiņus, kuriem būs noderīga pēcdzemdību ārstēšana. Šī atlase ir jāveic pēc iespējas agrāk šajā "ārstnieciskajā" logā (iespējams, pirmajās 6 dzīves stundās).

Abnormally high values of rScO2 (>80%) pirmajās 72 līdz 96 dzīves stundās perinatāli vidēji un smagi nosmakušiem jaundzimušajiem, kas, iespējams, liecina par mazāku skābekļa izmantošanu sekundārās enerģijas mazspējas un notiekoša smadzeņu bojājuma dēļ, ir saistīti ar nelabvēlīgu ilgtermiņa neiroloģiskās attīstības iznākumu ar augstu paredzamo vērtību. jau pēc 3 dzīves stundām [8,64,65]. Tāpēc rScO2 modelis var būt pievilcīgs neinvazīvs līdzeklis, lai noteiktu, vai (papildu) neiroprotektīva terapija ir nepieciešama smadzeņu bojājumu mazināšanai: lai gan tas vēl nav pienācīgi izpētīts, rScO2 vērtību normalizēšana normas robežās pēc (papildu) on) terapija var norādīt uz labvēlīgu ārstēšanas efektu.

Tā kā neiroattēlveidošanas metodes, piemēram, galvaskausa ultraskaņa, kas mūsdienās tiek ieviesta klīniskajā aprūpē jaundzimušo intensīvās terapijas nodaļā, un (uzlabotā) jaundzimušo smadzeņu MRI pēdējos gados ir būtiski uzlabojušās, perinatālais arteriālais išēmiskais insults (PAIS) parādījās biežāk nekā iepriekš. ziņots, un ar sastopamību vismaz 1:2300 jaundzimušajiem tā vairs nav reta komplikācija [66]. PAIS izpaužas galvenokārt pirmajās dienās pēc piedzimšanas ar krampjiem un var izraisīt smadzeņu parēzi un kognitīvos un motoriskos traucējumus [67,68]. Neiroprotektīvas/neiroreģeneratīvas terapijas iespējas līdz šim nebija bijušas, un ārstēšana galvenokārt aprobežojās ar pretepilepsijas terapiju. Tomēr mūsdienās tiek ziņots par potenciāli izdevīgām agrīnas neiroprotektīvas iejaukšanās stratēģijām, piemēram, neirotrofisku vielu, piemēram, eritropoetīna un mezenhimālo cilmes šūnu izmantošanu, lai veicinātu neiroreģenerāciju [69, 70].

Neiromonitoringam, ti, NIRS uzraudzītas smadzeņu oksigenācijas un amplitūdā integrētās encefalogrāfijas (EEG) kombinācijai ir svarīga PAIS prognostiskā vērtība [71]. Turklāt agrīnais rScO2 elektriskā fona modelis un aEEG miega cikls, iespējams, ir noderīgs, lai identificētu jaundzimušos ar PAIS, kuri var gūt labumu no neiroprotektīvām iejaukšanās, un novērtētu šo iejaukšanos labvēlīgo ietekmi [71]. rScO2 ir ievērojami augstāks skartajā smadzeņu pusē, salīdzinot ar kontralaterālo pusi, kas, iespējams, norāda uz luksusa perfūziju skartajā puslodē [72, 73]. Šīs atšķirības lielums un ilgums bija saistīts ar neiroloģiskās attīstības iznākumu [71]. Tāpat laiks līdz normālam aEEG atvasinātajam elektriskajam fonam (nepārtrauktam normālam spriegumam) skartajai smadzeņu pusei bija garāks, salīdzinot ar veselo smadzeņu pusi. Laiks līdz skartās puses elektriskā fona modeļa normalizēšanai bija saistīts arī ar neiroloģiskās attīstības rezultātiem [71]. Ir iespējams, ka neiroprotektīvas iejaukšanās var saīsināt šo asimetriju ilgumu, kas norāda uz terapeitisko efektu. Tomēr šis pieņēmums vēl ir jāizpēta.

1. tabulā ir apkopota saistība starp priekšlaicīgu un termiski iegūtu smadzeņu traumu raksturu, no vienas puses, un smadzeņu oksigenācijas modeli, no otras puses.

4. Multimodālās smadzeņu skābekļa monitoringa nākotnes perspektīvas: ko tas var pievienot perinatālo smadzeņu neiroprotekcijai klīniskajā vidē?

No NIRS iegūtajam smadzeņu skābekļa modeļa monitoringam priekšlaicīgi dzimušiem jaundzimušajiem un mazākā mērā arī jaundzimušajiem ir nenoliedzams neiroprotektīvs potenciāls, kā parādīts iepriekš. Tomēr lietišķie pētījumi par NIRS iegūto skābekļa, smadzeņu perfūzijas un smadzeņu autoregulācijas uzraudzību strauji progresē, un galvenais mērķis ir uzlabot klīnisko aprūpi.

Šajā perspektīvā mēs vēlamies apspriest divus svarīgus notikumus perinatālajā NIRS pētniecībā, kas drīzumā var novest pie klīniskas pielietošanas: pareiza smadzeņu hemodinamikas regulējuma novērtēšana, kuras mērķis ir sistēmiskos (hemodinamiskos un oksigenācijas) mainīgos lielumus savienot ar NIRS signāliem; Sīkāka NIRS iegūto intensitātes signālu analīze citu izmantojamu fizioloģisko mainīgo un artefaktu noteikšanai ir apskatīta 5. un 6. sadaļā.

5. Smadzeņu hemodinamikas regulācijas novērtējums, izmantojot NIRS signālus

Attiecībā uz smadzeņu hemodinamikas regulēšanu ir jāņem vērā smadzeņu asinsvadu autoregulācijas (CVAR) mehānisms jeb spiediena plūsmas reaktivitāte. Šīs smadzeņu īpašības galamērķis ir saglabāt smadzeņu asins plūsmu nemainīgā līmenī neatkarīgi no sistēmiskā asinsspiediena (BP), bet joprojām ierobežotā BP vērtību diapazonā [74, 75]. Ja asinsspiediens kļūst pārāk zems (vai pārāk augsts), CVAR mehānisms caur arteriolām vairs nevar regulēt transmurālo spiedienu, un asins plūsma smadzenēs attiecīgi samazinās vai palielinās [76] (sk. 1. attēls).

Iznēsātiem zīdaiņiem ir funkcionāla autoregulācija un vazoreaktivitāte, bet priekšlaicīgi dzimuši zīdaiņi piedzimst ar mazattīstītu smadzeņu asinsvadu sistēmu [74,77]. Tāpēc CVAR izpēte kļūst aktuāla, ja ņem vērā faktu, ka (ļoti) priekšlaicīgi dzimuši zīdaiņi ir pakļauti lielākam hemodinamiskās nestabilitātes riskam un līdz ar to arī smadzeņu bojājumiem, kas izraisa PIVH vai baltās vielas bojājumus [78] kā minēts arī iepriekš. Šī iemesla dēļ smadzeņu audu skābekļa piegādes tiešsaistes novērtēšana un uzraudzība apvienojumā ar autoregulācijas mehānisma stāvokli ir ārkārtīgi svarīga smadzeņu traumu un turpmāku neiroloģiskās attīstības traucējumu novēršanas priekšgalā [39, 79].

Nepārtraukti novērtējot saistību starp BP un ​​smadzeņu asins plūsmu (CBF), ir iespējams novērtēt CVAR mehānismu [75]. Tā kā nav tieša un neinvazīva CBF mērīšanas veida, un, pieņemot, ka arteriālā skābekļa piesātinājums ir nemainīgs (SaO2), NIRS signālu var izmantot kā CBF izmaiņu aizstājēju, sniedzot informāciju par smadzeņu piesātinājumu ar skābekli (rScO2). [39,80,81]. Novērojot rScO2 signālu, kļūst iespējams noteikt pēkšņas izmaiņas un galu galā saistīt tās ar BP izmaiņām, tādējādi identificējot autoregulācijas dinamikas esamību vai neesamību un sniedzot mums iespēju traucēt, kā jau minēts iepriekš [74].

Šīs analīzes pirmie soļi ir vērsti uz priekšapstrādes posmu, tostarp datu filtrēšanu, artefaktu noņemšanu un SaO2 korekciju [39]. Kad šis solis ir veikts, ir iespējamas divas galvenās pieejas: analīze laika vai frekvences domēnā. Laika domēna analīze aprēķina korelāciju starp BP un ​​rScO2 īsos nepārtrauktos segmentos, kurus pēc tam var aprēķināt vidējo un sadalīt atbilstoši atbilstošajām BP vērtībām, tādējādi iegūstot vienu korelācijas vērtību uz vienu asinsspiediena vērtības "bin" [80,82–84] . Frekvenču domēna analīze arī pēta saistību starp šiem diviem signāliem, bet koncentrējoties uz noteiktām frekvenču joslām [39]. Tas varētu būt priekšrocība, ja ņem vērā, ka CVAR var sastāvēt no atbildēm ar dažādu laika nobīdi, tādēļ ņemot vērā aizkavi starp BP un ​​rScO2 izmaiņām [39]. Viena no šīm metodēm ir vērsta uz pārsūtīšanas funkciju (TF), analizējot signālu jaudas spektrālo blīvumu (PSD), kas ir katras dažādās frekvences klātbūtnes attēlojums aplūkotajos segmentos. No tā var novērtēt TF pastiprinājumu, kas norāda ieejas signāla (BP) izmaiņu ietekmi uz izejas signālu (rScO2), un tādējādi novērtēt, vai CVAR patiešām bija vai nav [39,77] . Vēl viena analīzes metode ir saskaņotība: šī funkcija mēra divu aplūkoto signālu (BP un ​​rScO2) linearitāti frekvenču diapazonā, norādot, vai pastāv lineāra sakarība starp fokusā esošās sistēmas ievadi un izvadi [39,76, 77,80,84].

Visās iepriekš aprakstītajās metodēs ir jāņem vērā analīzei ņemto laikmetu garums, jo īsāki laikmeti var radīt trokšņainākas vērtības (jo analīzē ir mazāks apakšlogu skaits), bet pārāk gari laikmeti var norādīt vairāk nestacionāru segmentu nekā tie, kas attiecas uz CVAR, un tāpēc tie rada zemākas vērtības un kavē rezultātus [84]. Vēl viens faktors no klīniskās aprūpes viedokļa ir tas, ka ir svarīgi paturēt prātā, ka šīm metodēm ir nepieciešami signāli, kas ir pietiekami nepārtraukti un stabili, lai nodrošinātu uzticamus rezultātus [85].
Tāpēc mums vienmēr ir jātiecas pēc stabila CVAR mehānisma, lai gan joprojām trūkst vienošanās par to, kāda ir labākā analīzes metode, kā arī par pareizu tiešsaistes uzraudzības metodi pie gultas.
Neskatoties uz iepriekš aprakstītajām metodēm, joprojām trūkst globālas vienprātības, jo ideālajai (tiešsaistes) sistēmai jābūt viegli reproducējamai neatkarīgi no fokusa populācijas un priekšlaicīgas vecuma. Pastāvīgajiem CVAR novērtējuma pētījumiem jākoncentrējas arī uz globāli pieņemta instrumenta vai metodes demonstrēšanu, kas uzrauga CBF un rScO2, apstiprinot šo signālu izmaiņu saistību ar neiroloģiskās attīstības rezultātiem [76].
6. No NIRS iegūtie intensitātes signāli un signālu kvalitātes novērtējuma nozīme

Izmantojot NIRS tehniku, no uztvērēju mērītās gaismas intensitātes var iegūt dažādu informāciju. Kā minēts iepriekš, smadzeņu oksigenācija (rScO2) ir visizplatītākā informācija, kas iegūta, izmantojot NIRS klīniskos lietojumos. Tomēr no NIRS iegūtie intensitātes signāli sniedz ne tikai smadzeņu skābekļa aplēses, bet arī noderīgu papildu funkcionālo un fizioloģisko informāciju. Intensitātes signālus var pārvērst skābekļa hemoglobīna (O2Hb) un deoksigenētā hemoglobīna (HHb) koncentrācijas izmaiņās [86], ko var izmantot, lai noteiktu smadzeņu hemodinamisko reakciju dažādos smadzeņu reģionos [86–88 ]. Intensitātes un koncentrācijas signāli satur fizioloģisku informāciju, tostarp sirds pulsāciju, elpošanu un vazomotoru darbību [89–92]. 2. attēlā parādīts O2Hb un HHb signālu piemērs, kurā sirdspuksti ir redzami ar aptuveni 0.4-s laika intervāliem kopā ar rScO2, ko mēra ar Artinis smadzeņu oksimetrijas ierīci (TOM, Artinis). Medical Systems BV, Elsta, Nīderlande).

6.1. NIRS iegūts sirdsdarbības modelis

Visizcilākā fizioloģiskā informācija NIRS signālos ir pulsējošās svārstības, ko izraisa sirdsdarbība, kas tiks apspriesta šeit. Šī informācija NIRS signālos ļauj iegūt sirdsdarbības ātrumu (HR). Vairāki pētījumi ir parādījuši no NIRS iegūtā HR saderību ar HR, kas iegūta no elektrokardiogrāfijas un fotopletizmogrāfijas [93–95]. Turklāt ir pierādīts, ka no NIRS iegūtais HR ir bagātāks informācijas avots nekā no PPG vai EKG iegūtais HR fiziskā un garīgā stresa apstākļos [92, 94–96]. HR atvasināšana no NIRS signāliem ir ļoti noderīga jaundzimušajiem, jo ​​tā var novērst nepieciešamību izmantot papildu elektrodus šīs informācijas ierakstīšanai [97]. Papildu elektrodu likvidēšana var atbrīvot jaundzimušos no fiziskā stresa, ko izraisa elektrodu novietošana, un potenciāli samazināt traumu risku [98].

HR un smadzeņu hemodinamisko informāciju NIRS signālos var sapludināt dažādos lietojumos, kur tiek mainītas gan smadzeņu, gan sirds funkcijas. Piemēram, tos var kombinēt, lai precīzi novērtētu (fizisko) stresu [92,94,97]. Turklāt HR informācijas iegūšana no NIRS var samazināt hemodinamiskās reakcijas modeļa neskaidrību [96, 99–101]. Iegūto HR informāciju var izmantot kā zināmu fizioloģisku terminu modeļa daļā, kas attēlo dažādus fizioloģiskos komponentus NIRS signālā. Tas var uzlabot hemodinamiskās reakcijas modeli un uzlabot smadzeņu hemodinamiskās reakcijas novērtējuma precizitāti klīniskajā vidē.

6.2. Signāla kvalitātes novērtējums

Izmantojot NIRS metodes, NIR gaisma iziet cauri dažādiem audu slāņiem, tostarp intrakraniālajiem un ekstrakraniālajiem slāņiem, pirms tā nonāk smadzenēs. Daži ekstrakraniālā slāņa faktori tieši ietekmē pārraidītās gaismas optisko ceļu. Piemēram, galvas ādas biezums, ādas īpašības un matu klātbūtne un krāsa var traucēt gaismu, kas iet caur galvu (102 1031. Tā rezultātā samazinās savienojums starp NIRS sensoriem un galvas ādu un NIRS signāla kvalitāte pēc tam pasliktinās (104). Tas var izraisīt nepareizas interpretācijas un no tā izrietošus nepareizus atklājumus analīzēs, tāpēc pirms signālu analīzes ir svarīgi novērtēt NIRS signālu kvalitāti, kas var palielināt statistiskās analīzes ticamību un samazināt nepareizas interpretācijas.

Lai novērtētu NIRS signāla kvalitāti, spēcīga sirds komponenta klātbūtne bieži tika izmantota kā galvenais uzticama sensora un galvas ādas savienojuma indikators [105–108]. Uzticams sensora un galvas ādas savienojums garantē, ka NIR gaisma pārvietojas gan caur intrakraniālo, gan ekstrakraniālo slāni. Rezultātā saņemtā gaisma (NIRS signāli) satur smadzeņu hemodinamisko un fizioloģisko informāciju no abiem slāņiem. Tāpēc sirdsdarbības klātbūtne, kas ir visredzamākā sistēmiskā informācija NIRS signālos, norāda, ka sensori ir labi savienoti ar galvas ādu un ka pietiekami daudz gaismas nonāk smadzenēs un tiek izkliedēta atpakaļ uztvērējā. Šīs zināšanas ievērojami uzlabos NIRS signāla uzticamību un līdz ar to arī tā klīnisko izmantošanu.

7. Secinājumi

No NIRS iegūta smadzeņu oksigenācijas monitoringa plaša mēroga izmantošana, pamatojoties uz savlaicīgu smadzeņu skābekļa patoloģiska modeļa atpazīšanu, šķiet samērā vienkāršs līdzeklis smadzeņu traumu profilaksei un/vai samazināšanai ļoti priekšlaicīgi dzimušiem jaundzimušajiem (ti, PIVH un dWMI) un mazākā mērā arī terminā nosmakuši jaundzimušo. Neskatoties uz to, ir ļoti svarīgi, lai NIRS uzraudzītā smadzeņu skābekļa piesātinājuma precizitāte vēl vairāk palielinātos. Tikpat svarīgi ir paplašināti NIRS signālu pētījumi, lai droši uzraudzītu CVAR, un NIRS signāla (kvalitāte un daudzveidība) izmantošana hemodinamisko funkciju uzraudzībai, kas palīdz pieņemt apzinātāku lēmumu par to, vai noteiktā laikā rīkoties ar zīdaini. Šie notikumi var vēl vairāk veicināt perinatālo smadzeņu bojājumu novēršanu. Starptautiskā sadarbība un vienotas definīcijas ir svarīgas, lai palielinātu NIRS kā potenciālas neiroprotektīvas stratēģijas izmantošanu.

Autora ieguldījums:

Konceptualizācija: FVB; Rakstīšana — oriģinālā projekta sagatavošana: FVB, FGC un NH; Rakstīšana — pārskatīšana un rediģēšana: FVB, FGC un NH; Visi autori ir izlasījuši un piekrituši publicētajai manuskripta versijai.

Finansējums:

Šis pētījums nesaņēma ārēju finansējumu.

Institucionālās pārbaudes padomes paziņojums:

Nav piemērojams.

Informētas piekrišanas paziņojums:

Nav piemērojams.

Interešu konflikti:

Autori paziņo, ka nav interešu konflikta. Filipe Gonsalves Costa un Naser Hakimi ir daļa no ES H2020 MSCA-ITN-2018: Integrating Functional Assessment Measures for Neonatal Safeguard (INFANS), ko finansē Eiropas Komisija saskaņā ar Dotācijas līgumu Nr. 813483. Naser Hakimi strādā arī Artinis Medical Systems BV, Elst, Nīderlande.

Atsauces

1. van Bel, F.; Vaese, J.; Groenedaal, F. Priekšlaicīgi dzimušu zīdaiņu smadzeņu traumu profilakse, samazināšana un labošana. Priekšpuse. Fiziol. 2019. [CrossRef]

2. Džeikobs, SE; Bergs, M.; Hants, R.; Tarnow-Mordi, WO; Inder, TE; Davis, PG Dzesēšana jaundzimušajiem ar hipoksisku išēmisku encefalopātiju. Cochrane datu bāze. Cochrane datu bāzes sistēma. Rev. 2013, 1. [CrossRef]

3. van Bel, F.; Groenendaal, F. Narkotikas neiroprotekcijas nodrošināšanai pēc dzimšanas asfiksijas: farmakoloģiskie palīglīdzekļi hipotermijai. Semin. Perinatols. 2016, 40, 152–159.

4. Perlmans, Dž. M.; Makmenamins, JB; Volpe, JJ Smadzeņu asins plūsmas ātruma svārstības elpošanas distresa sindroma gadījumā. Saistība ar attīstību ar intraventrikulārās asiņošanas attīstību. N. Engl. J. Med. 1983, 309, 204–209. [CrossRef]

5. Šankarans, S.; Langers, JC; Kazzi, SN; klēpjdators, AR; Walsh, M. Hipokarbijas un hiperoksijas iedarbības kumulatīvais indekss kā periventrikulārās leikomalācijas riska faktori zīdaiņiem ar zemu dzimšanas svaru. Pediatrija 2006, 118, 1654–1659. [CrossRef]

6. Greisen, G. Smadzeņu asins plūsma un skābekļa pieplūdums zīdaiņiem pēc dzimšanas asfiksijas. Klīniski noderīga informācija? Early Hum. Izstrādātājs 2014, 90, 703–705. [CrossRef] [PubMed]

7. Houleta, JA; Nortingtona, FJ; Gilmors, MM; Tekes, A.; Huismana, TA; Parkinsons, C.; Chung, SE; Dženingss, Dž. M.; Jamrogovičs, Dž. Larsons, AC; un citi. Smadzeņu autoregulācija un neiroloģiski bojājumi jaundzimušo hipoksiskās-išēmiskās encefalopātijas gadījumā. Pediatric Res. 2013, 74, 525–535. [CrossRef] [PubMed]

8. Lemmers, PM; Zwanenburg, RJ; Benders, MJ; de Vries, JS; Groenendāls, F.; van Bel, F.; Toet, M. Smadzeņu oksigenācija un smadzeņu darbība pēc perinatālās asfiksijas: vai hipotermija maina to prognostisko vērtību? Pediatric Res. 2013, 74, 180–185. [CrossRef]

9. Van Bel, F.; Lemmers, P.; Naulaers, G. Jaundzimušo reģionālās smadzeņu skābekļa piesātinājuma monitorings klīniskajā praksē: vērtība un slazds. Neonatoloģija 2008, 94, 237–244. [CrossRef]

10. Greisens, G.; Andresens, B.; Plomgārds, AM; Hyttel-Sørensen, S. Smadzeņu oksimetrija priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem: pētījumu programma ar skaidru klīnisku mērķi. Neurophotonics 2016, 3, 31407. [CrossRef]

11. Skovs, L.; Prīds, O.; Greisen, G. Smadzeņu asins plūsmas novērtēšana jaundzimušajiem: tuvās infrasarkanās spektroskopijas un 133Xe klīrensa salīdzinājums. Pediatric Res. 1991, 30, 570–573. [CrossRef] [PubMed]

12. Alderliesten, T.; De Vis, JB; Lemmers, PM; Hendrikse, J.; Groenendāls, F.; Van Bel, F.; Benders, MJ; Petersen, ET Smadzeņu skābekļa piesātinājuma novērtējums jaundzimušajiem, izmantojot T2-sagatavotu skābekļa piesātinājuma asins attēlveidošanu un tuvu infrasarkano staru spektroskopiju. Br. J. Pharm. 2017, 37, 902–913. [CrossRef]

13. Greisens, G. Vai tuvā infrasarkanā spektroskopija pilda savus solījumus? Semin. Fetal Neonatal Med. 2006, 11, 498–502. [CrossRef] [PubMed]

14. Wijbenga, RG; Lemmers, PM; van Bel, F. Smadzeņu oksigenācija pirmajās dzīves dienās priekšlaicīgi dzimušiem un termiski dzimušiem jaundzimušajiem: atšķirības starp dažādiem smadzeņu reģioniem. Pediatr. Res. 2011, 70, 389–394. [CrossRef] [PubMed]

15. Bel, V.; Mintzer, J. Nobriedušu smadzeņu smadzeņu skābekļa pārraudzība: neiroprotektīva stratēģija? Pediatr. Res. 2018, 84., 159.–164.

For more information:1950477648nn@gmail.com