cerebrale oximetrie

het handhaven van voldoende zuurstoftoevoer naar weefsels en organen, met name de hersenen, is een fundamenteel doel van het verdovingsproces. De gevaren van langdurige hypoxie en verminderde zuurstoftoevoer naar de hersenen zijn goed gedocumenteerd, maar de hersenen blijven een van de minst gecontroleerde organen tijdens anesthesie.1

cerebrale oximeters zijn niet-invasieve, continue controleapparaten die worden gebruikt om adequate cerebrale oxygenatie te controleren. Ze maken gebruik van soortgelijke fysieke principes om pulsoximeters. De eerste commercieel verkrijgbare cerebrale oximeters werden gebruikt in de jaren 1990, maar Jobsis2 introduceerde voor het eerst het concept van het gebruik van near-infrared spectroscopy (NIRS) om de cerebrale oxygenatie te meten in 1977. Hoewel de meerderheid van de gepubliceerde gegevens over cerebrale oximetrie verbeterde resultaten bij hartchirurgische patiënten hebben aangetoond, komen studies naar voren die betere resultaten in de niet-hartchirurgische populatie identificeren.3 Studies hebben een verhoogde incidentie van perioperatieve bijwerkingen aangetoond bij patiënten die een aanzienlijke zuurstofdesverzadiging van de hersenen vertonen tijdens de operatie.4

dit artikel heeft tot doel de onderliggende fysische principes rond cerebrale oximetrie te verklaren en bewijsmateriaal te evalueren dat het gebruik ervan in verschillende klinische situaties ondersteunt.

fysica

cerebrale oximeters gebruiken NIRS om continue niet-invasieve metingen van cerebrale oxygenatiewaarden te verkrijgen.5 cerebrale oximeters bestaan uit een monitor die is aangesloten op oximetersondes. Zelfklevende pads bevestigen sondes aan de hoofdhuid van de patiënt. Sondes worden meestal toegepast op de hoofdhuid boven de frontale kwab. Sondes bevatten een vezeloptische lichtbron en lichtdetectoren.6 lichtbronnen geven licht vrij in het infrarode gebied door een proces van ofwel gestimuleerde emissie van straling of door lichtgevende dioden.7 uitgezonden licht in het infrarode bereik is in staat om door de schedel te dringen om het onderliggende hersenweefsel te bereiken. De schedel is transparant voor licht in het nabij-infrarood gebied.1 uitgestraald licht wordt ofwel geabsorbeerd, omgeleid, verstrooid, of gereflecteerd.Wanneer infrarood licht in contact komt met hemoglobine, treedt een verandering in het lichtspectrum op, afhankelijk van de oxygenatiestatus van het hemoglobinemolecuul.8 gereflecteerd licht keert terug naar het oppervlak en wordt gedetecteerd door de lichtdetectoren binnen de oximetriesondes.8

cerebrale oximeters berekenen de cerebrale oxygenatie met behulp van de bier–Lambert-wet.9 De Wet bier-Lambert is een combinatie van twee natuurwetten.

wet van bier

de intensiteit van het uitgezonden licht neemt exponentieel af naarmate de concentratie van een stof waar het licht doorheen gaat toeneemt.

Lambert ‘ s law

de intensiteit van het uitgezonden licht neemt exponentieel af naarmate de afstand die het licht door een stof aflegt toeneemt.

volgens deze wetten kan een hoeveelheid van een stof, dat wil zeggen zuurstof, worden bepaald door hoeveel licht de stof absorbeert.10

cerebrale oximeters maken gebruik van wiskundige algoritmen waarbij de waarden van de stralers in de buurt en ver van de fotodetector worden afgetrokken om de contaminatie van extracraniaal bloed te beperken en een aflezing te verkrijgen die representatief is voor de cerebrale oxygenatiewaarden. Er zijn tal van commercieel verkrijgbare cerebrale oximetrie apparaten voor klinisch gebruik. Er is variabiliteit tussen de meetapparatuur. Variabiliteit treedt op als gevolg van verschillende golflengten van licht uitgezonden door de sondes, verschillende lichtbronnen,4 en verschillende wiskundige algoritmen gebruikt om cerebrale oxygenatie waarden te verkrijgen.

cerebrale oximetriewaarden zijn voornamelijk afgeleid van veneus bloed en zijn, in tegenstelling tot pulsoximeters, onafhankelijk van pulsatiele bloedstroom.12 cerebrale oximetriewaarden weerspiegelen een balans tussen zuurstofverbruik en zuurstoflevering aan de hersenen.

klinische interpretatie van cerebrale oximetriemetingen

baseline cerebrale oximetriewaarden dienen te worden verkregen vóór inductie van anesthesie. Normale waarden variëren van 60% tot 80%; lagere waarden van 55-60% worden echter niet als abnormaal beschouwd bij sommige hartpatiënten.8

Adequate cerebrale oxygenatie is afhankelijk van een adequate cerebrale bloedstroom en zuurstofgehalte. Factoren die van invloed zijn op een van beide zullen resulteren in een vermindering van cerebrale oxygenatie en een vermindering van cerebrale oximetrie waarden. Anatomische variaties, bijvoorbeeld een onvolledige cirkel van Willis, of ernstige stenose van de halsslagader kunnen fouten in cerebrale oximetriewaarden veroorzaken; daarom wordt aanbevolen dat cerebrale oximetrie bilateraal wordt uitgevoerd. Tabel 1 geeft een overzicht van enkele factoren die kunnen leiden tot verminderde cerebrale oxygenatiewaarden veroorzaakt door veranderingen in de bloedstroom of zuurstofgehalte.

beperkingen in cerebrale oximetriemetingen

alle controleapparatuur heeft beperkingen. Beperkingen geassocieerd met cerebrale oximetrie zijn::

• bloed uit een extracraniale bron kan foutief lage metingen veroorzaken.4

• elektrochirurgische apparatuur, dat wil zeggen diathermie, kan de nauwkeurigheid van de meting beïnvloeden.4

• cerebrale oximeters meten alleen regionale cerebrale oxygenatie. Grote delen van de hersenen blijven onbewaakt.4

• cerebrale oximeters zijn niet in staat om een oorzaak voor de desaturatie te identificeren.14

klinische toepassingen

er zijn vragen gesteld met betrekking tot het klinische nut van cerebrale oximetrie monitoring.1 een toenemend aantal studies toont het vermogen aan van cerebrale oximetrie monitoring om klinisch stille episodes van cerebrale ischemie te detecteren.1 cerebrale oximeters kunnen een belangrijke waarborg zijn voor de cerebrale functie.1

hartchirurgie

patiënten die een hartchirurgie ondergaan, lopen een risico op perioperatieve neurologische bijwerkingen. Cerebrale oximetrie monitoring kan worden gebruikt, waardoor mogelijk de incidentie van deze verwoestende gebeurtenissen wordt verminderd.

coronaire bypassoperatie

er zijn studies uitgevoerd naar cerebrale oximetrie bij patiënten die een hartoperatie ondergingen. Salter en collega ‘ S15 voerden een studie uit onder 265 patiënten die een coronaire bypassoperatie (CABG) ondergingen. De patiënten werden gerandomiseerd in twee groepen. Cerebrale oximetrie werd in beide groepen gebruikt. Eén groep ontving cerebrale oximetriemonitoring en interventies om cerebrale oximetriewaarden te verbeteren als deze met 20% daalden ten opzichte van een preoperatieve meting bij baseline. De tweede groep was een controlegroep. De studie vond een associatie tussen cerebrale desaturatie en vroege postoperatieve cognitieve dysfunctie. De studie identificeerde echter geen verband tussen het gebruik van een cerebrale oximetrie-geleide interventieprotocol en een vermindering van de incidentie van postoperatieve cognitieve dysfunctie.Aanhoudende postoperatieve cognitieve disfunctie na hartchirurgie is controversieel. Meta-analyses16 hebben vastgesteld dat aanhoudende cognitieve achteruitgang niet zo vaak voorkomt als eerder gedacht. Sommige patiënten kunnen zelfs een verbetering van de cognitieve functie vertonen na een CABG-operatie.

diepe onderkoelde circulatiestilstand

een aantal cardiale chirurgische ingrepen worden uitgevoerd met behulp van cardiopulmonale bypass (CPB). Bepaalde complexe procedures vereisen echter een stopzetting van alle bloedtoevoer. De diepe onderkoeling van de bloedsomloop beschrijft de snelle daling van de kernlichaamstemperatuur, gevolgd door de stopzetting van CPB. De hersenen zijn kwetsbaar voor ischemie gedurende deze tijd. Controle van cerebrale oximetrie kan een middel zijn om het begin van cerebrale ischemie te controleren en op te sporen.1 Er is echter onvoldoende bewijs voor de gevoeligheid van cerebrale oximetriemonitoring tijdens diepe onderkoeling (temperaturen <25°C).

vasculaire chirurgie

carotis endarterectomie

carotis endarterectomie wordt geassocieerd met postoperatieve beroerte. Controleapparaten worden vaak gebruikt om periodes van cerebrale ischemie te detecteren. Gemeenschappelijke controleapparaten omvatten transcraniële Dopplers, EEG ‘s, en monitoring van somatosensory evoked potentials (ssep’ s).

transcraniële Dopplers geven een indirecte meting van de cerebrale bloedstroom door het meten van de bloedsnelheid in een cerebrale slagader. Metingen worden verkregen door transcraniële vensters. Transcraniale vensters worden gevonden over de dunste delen van de schedel—het temporale bot, of waar het bot afwezig is—de baan. Een vijfde van de patiënten ontbreekt een transcranieel venster, en als gevolg daarvan kunnen transcraniële dopplerstudies niet worden gebruikt.1 ssep ‘ s en EEG-monitoring worden beïnvloed door anesthetica en chirurgische diathermie.1 cerebrale oximetrie monitoring kan worden gebruikt als een hulpmiddel voor de detectie van cerebrale ischemie.

een reductie in cerebrale oximetriewaarden > 12% ten opzichte van een preoperatieve uitgangswaarde is geïdentificeerd als een betrouwbare, gevoelige en specifieke drempel voor detectie van hersenischemie.1 een verlaging van de cerebrale oximetriewaarden na cross-clamping van de interne halsslagader kan wijzen op de noodzaak van shunt plaatsing tijdens de procedure. Moritz en collega ‘ S17 vergeleken verschillende monitoringmodaliteiten bij het identificeren van cerebrale ischemie tijdens een carotis-operatie. De resultaten toonden een vergelijkbare nauwkeurigheid aan voor de detectie van het begin van ischemie met transcraniële Doppler-en cerebrale oximetriemonitoring, de minste nauwkeurigheid werd vastgesteld voor ssep-monitoring.

carotis endarterectomie hyperperfusie syndroom

carotis endarterectomie hyperperfusie syndroom wordt veroorzaakt door een toename van de cerebrale bloedstroom na herstel van de carotis stenose. Het komt voor als gevolg van verminderde cerebrale auto-Regulatie. Het syndroom wordt gekenmerkt door hoofdpijn, cerebraal oedeem, toevallen, intracerebrale hemorragie en overlijden.

er bestaat een correlatie tussen de zuurstofverzadigingswaarden in de hersenen en veranderingen in de bloedstroom in de hersenen na het ontklemmen van de inwendige halsslagader.1 cerebrale oximetrie kan worden gebruikt om patiënten te identificeren met een risico op cerebraal hyperperfusie syndroom.18

kinderen

te vroeg geboren pasgeborenen hebben een verminderde cerebrale autoregulatie en lopen risico op intraventriculaire hemorragie en periventriculaire leucomalacie.Periventriculaire leucomalacia wordt meestal gediagnosticeerd door transcraniële echografie. Gebieden van ischemie worden geïdentificeerd in witte stof rond de laterale ventrikels. Tegen de tijd dat de diagnose periventriculaire leucomalacie is gesteld, is permanente neurologische schade zoals visuele stoornissen en hersenverlamming opgetreden. Veranderingen in cerebrale zuurstofwaarden zoals gedetecteerd door cerebrale oximeters bieden een indirecte maat voor veranderingen in de cerebrale bloedstroom. Continue controle van de cerebrale oxygenatie kan de vroege detectie en preventie van periventriculaire leucomalacie en intraventriculaire hemorragie mogelijk maken.9

aanvullende toepassingen

controle van de cerebrale oximetrie wordt in toenemende mate gebruikt om de geschiktheid van weefsel-en orgaanperfusie te controleren wanneer deze op andere plaatsen dan de hoofdhuid wordt geplaatst.1 NIRS wordt onderzocht als een potentiële marker van perfusie voor hepatische, renale en splanchnische weefsels.1

NIRS wordt verder geëvalueerd als een potentieel screeningsinstrument voor de noodzaak van bloedtransfusie bij traumapatiënten met een risico op hemorragische shock.1

conclusie

cerebrale oximetrie is een eenvoudige, niet-invasieve monitoringmethodologie die de uitkomst van de patiënt in een verscheidenheid van verschillende klinische situaties kan verbeteren; Er is voortdurend bewijs voor het gebruik ervan na cardiale chirurgie. Dit artikel heeft enkele van de toenemende rollen en bewijs voor cerebrale oximetrie in de klinische praktijk benadrukt, is verder onderzoek vereist om cerebrale oximetrie monitoring te valideren bij het verbeteren van patiëntresultaten bij zowel cardiale als niet-cardiale chirurgische patiënten.3

aangifte van rente

geen aangifte.

MCQ ‘s

de bijbehorende MCQ’ s (ter ondersteuning van CME/CPD-activiteit) zijn toegankelijk op https://access.oxfordjournals.org voor abonnees op BJA Education.

Podcasts

dit artikel heeft een geassocieerde podcast die toegankelijk is op http://www.oxfordjournals.org/podcasts/bjaed_cerebral_oximetry.mp3.