-
mozkové oxymetry umožňují kontinuální neinvazivní sledování mozkové oxygenace.
-
mozkové oxymetry využívají podobné fyzikální principy jako pulzní oxymetry.
-
mozkové oxymetry používají Beer-Lambertův zákon a prostorové rozlišení k poskytnutí odhadů nasycení kyslíkem hemoglobinem v mozku.
-
před navozením anestezie je třeba získat výchozí hodnoty mozkové oxymetrie.
-
hodnoty mozkové oxymetrie představují rovnováhu mezi dodáním kyslíku do mozku a spotřebou.
udržování dostatečného přísunu kyslíku do tkání a orgánů, zejména do mozku, je základním cílem anestetického procesu. Nebezpečí prodloužené hypoxie a sníženého dodávání kyslíku do mozku jsou dobře zdokumentována; mozek však zůstává jedním z nejméně sledovaných orgánů během anestezie.1
mozkové oxymetry jsou neinvazivní nepřetržitá monitorovací zařízení, která se používají ke sledování adekvátní mozkové oxygenace. Využívají podobné fyzikální principy jako pulzní oxymetry. První komerčně dostupné mozkové oxymetry byly použity v 1990; nicméně, Jobsis2 poprvé představil koncept použití blízké infračervené spektroskopie (NIRS) k měření mozkové oxygenace v 1977. Ačkoli většina publikovaných údajů o cerebrální oxymetrii prokázala lepší výsledky u pacientů se srdeční chirurgií, objevují se studie identifikující lepší výsledky u nekardiální chirurgické populace.3 studie prokázaly zvýšený výskyt nežádoucích perioperačních výsledků u pacientů, kteří během operace prokázali podstatnou desaturaci kyslíku v mozku.4
tento článek si klade za cíl vysvětlit základní fyzikální principy obklopující mozkovou oxymetrii a vyhodnotit důkazy podporující jejich použití v různých klinických situacích.
- fyzika
- beerův zákon
- Lambertův zákon
- klinická interpretace měření mozkové oxymetrie
- omezení měření mozkové oxymetrie
- klinické aplikace
- srdeční chirurgie
- operace bypassu koronární arterie
- Hluboká hypotermická zástava oběhu
- cévní chirurgie
- karotická endarterektomie
- karotidová endarterektomie hyperperfuzní syndrom
- pediatrie
- další použití
- závěr
- Prohlášení o zájmu
- MCQs
- podcasty
fyzika
mozkové oxymetry používají NIRS k získání kontinuálních neinvazivních měření hodnot oxygenace mozku.5 mozkových oxymetrů se skládá z monitoru, který je připojen k oxymetrovým sondám. Lepicí podložky připevňují sondy k pokožce hlavy pacienta. Sondy se nejčastěji aplikují na pokožku hlavy nad čelním lalokem. Sondy obsahují vláknooptický světelný zdroj a detektory světla.6 světelné zdroje uvolňují světlo v infračerveném rozsahu procesem buď stimulované emise záření, nebo prostřednictvím světelných diod.7 vyzařované světlo v infračerveném rozsahu je schopno proniknout lebkou a dosáhnout základní mozkové tkáně. Lebka je průhledná pro světlo v blízkém infračerveném rozsahu.1 vyzařované světlo je buď absorbováno, přesměrováno, rozptýleno nebo odraženo.8 při kontaktu infračerveného světla s hemoglobinem dochází ke změně světelného spektra v závislosti na stavu oxygenace molekuly hemoglobinu.8 odražené světlo se vrací k povrchu a je detekováno světelnými detektory uvnitř oxymetrických sond.8
mozkové oxymetry vypočítávají mozkovou oxygenaci pomocí Beer-Lambertova zákona.9 Beer-Lambertův zákon je kombinací dvou fyzikálních zákonů.
beerův zákon
intenzita přenášeného světla exponenciálně klesá, jak se zvyšuje koncentrace látky, kterou světlo prochází.
schematické znázornění Beerova zákona.
schematické znázornění Beerova zákona.
Lambertův zákon
intenzita přenášeného světla exponenciálně klesá, jak se zvyšuje vzdálenost, kterou světlo prochází látkou.
schematické znázornění Lambertova zákona.
schematické znázornění Lambertova zákona.
podle těchto zákonů lze množství látky, tedy kyslíku, určit podle toho, kolik světla látka absorbuje.10
absorpční spektra pro okysličený a deokysličený hemoglobin. Oblast a představuje světelné vlnové délky používané mozkovými oxymetry.
absorpční spektra pro okysličený a deokysličený hemoglobin. Oblast a představuje světelné vlnové délky používané mozkovými oxymetry.
schematické znázornění prostorového rozlišení.
schematické znázornění prostorového rozlišení.
mozkové oxymetry používají matematické algoritmy zahrnující odečtení hodnot získaných z emitorů v blízkosti a daleko od fotodetektoru k omezení kontaminace extrakraniální krve, a získat odečet reprezentativní hodnoty mozkové oxygenace. Existuje mnoho komerčně dostupných cerebrálních oxymetrických zařízení pro klinické použití. Variabilita mezi zařízeními s ohledem na měření existuje. Variabilita nastává v důsledku různých vlnových délek světla vyzařovaného sondami, různých světelných zdrojů, 4 a různých matematických algoritmů používaných k získání hodnot oxygenace mozku.
hodnoty mozkové oxymetrie jsou odvozeny hlavně z žilní krve a na rozdíl od pulzních oxymetrů jsou nezávislé na pulzním průtoku krve.12 hodnot mozkové oxymetrie odráží rovnováhu mezi spotřebou kyslíku a dodáním kyslíku do mozku.
klinická interpretace měření mozkové oxymetrie
výchozí hodnoty mozkové oxymetrie by měly být získány před indukcí anestezie. Normální hodnoty se pohybují od 60% do 80%; nižší hodnoty 55-60% se však u některých srdečních pacientů nepovažují za abnormální.8
adekvátní oxygenace mozku závisí na dostatečném průtoku krve mozkem a obsahu kyslíku. Faktory ovlivňující některý z nich budou mít za následek snížení mozkové oxygenace a snížení hodnot mozkové oxymetrie. Anatomické variace, například neúplný kruh Willise nebo těžká stenóza karotidové arterie, mohou způsobit chyby v hodnotách mozkové oxymetrie; proto se doporučuje, aby se mozková oxymetrie prováděla bilaterálně. Tabulka 1 shrnuje některé faktory, které mohou vést ke snížení hodnot okysličení mozku způsobených změnami průtoku krve nebo obsahu kyslíku.
faktory vedoucí ke snížení hodnot oxygenace mozku
| průtok krve mozkem . | obsah kyslíku . |
|---|---|
| srdeční výdej | koncentrace hemoglobinu |
| acidobazický stav | saturace hemoglobinu |
| velké krvácení | plicní funkce |
| obstrukce arteriálního přítoku / venózního odtoku | inspirovaná koncentrace kyslíku |
| průtok krve mozkem . | obsah kyslíku . |
|---|---|
| srdeční výdej | koncentrace hemoglobinu |
| acidobazický stav | saturace hemoglobinu |
| velké krvácení | plicní funkce |
| obstrukce arteriálního přítoku / venózního odtoku | inspirovaná koncentrace kyslíku |
faktory vedoucí ke snížení hodnot oxygenace mozku
| průtok krve mozkem . | obsah kyslíku . |
|---|---|
| srdeční výdej | koncentrace hemoglobinu |
| acidobazický stav | saturace hemoglobinu |
| velké krvácení | plicní funkce |
| obstrukce arteriálního přítoku / venózního odtoku | inspirovaná koncentrace kyslíku |
| průtok krve mozkem . | obsah kyslíku . |
|---|---|
| srdeční výdej | koncentrace hemoglobinu |
| acidobazický stav | saturace hemoglobinu |
| velké krvácení | plicní funkce |
| obstrukce arteriálního přítoku / venózního odtoku | inspirovaná koncentrace kyslíku |
léčebný algoritmus pro řízení mozkové desaturace. Převzato z originálu Denaultem a kolegy.13
léčebný algoritmus pro řízení mozkové desaturace. Převzato z originálu Denaultem a kolegy.13
omezení měření mozkové oxymetrie
Všechna monitorovací zařízení mají omezení. Omezení spojená s mozkovou oxymetrií zahrnují:
-
krev z extrakraniálního zdroje může vytvořit chybně nízké měření.4
-
elektrochirurgické zařízení, tedy diatermie, může ovlivnit přesnost měření.4
-
mozkové oxymetry měří pouze regionální oxygenaci mozku. Velké oblasti mozku zůstávají nemonitorované.4
-
mozkové oxymetry nejsou schopny identifikovat příčinu desaturace.14
klinické aplikace
byly vzneseny otázky týkající se klinické užitečnosti monitorování mozkové oxymetrie.1 zvyšující se počet studií prokazuje schopnost monitorování mozkové oxymetrie detekovat klinicky tiché epizody mozkové ischemie.1 mozkové oxymetry mají potenciál být důležitou ochranou mozkové funkce.1
srdeční chirurgie
pacienti podstupující srdeční chirurgii jsou vystaveni riziku nežádoucích perioperačních neurologických příhod. Lze použít monitorování mozkové oxymetrie, což potenciálně snižuje výskyt těchto ničivých událostí.
operace bypassu koronární arterie
byly provedeny studie zkoumající mozkovou oxymetrii u pacientů podstupujících srdeční chirurgii. Salter a kolegy15 provedli studii zahrnující 265 pacientů podstupujících operaci bypassu koronární arterie (CABG). Pacienti byli randomizováni do dvou skupin. V obou skupinách byla použita cerebrální oxymetrie. Jedna skupina dostávala monitorování mozkové oxymetrie a intervence ke zlepšení hodnot mozkové oxymetrie, pokud se snížily o 20% od výchozího předoperačního měření. Druhou skupinou byla kontrolní skupina. Studie zjistila souvislost mezi mozkovou desaturací a časnou pooperační kognitivní dysfunkcí. Studie však nezjistila souvislost mezi použitím intervenčního protokolu řízeného mozkovou oxymetrií a snížením výskytu pooperační kognitivní dysfunkce.15
přetrvávající pooperační kognitivní dysfunkce po operaci srdce je kontroverzní. Metaanalýzy16 zjistily, že přetrvávající kognitivní pokles není tak běžný, jak se dříve myslelo. Někteří pacienti mohou dokonce vykazovat zlepšení kognitivních funkcí po operaci CABG.
Hluboká hypotermická zástava oběhu
řada srdečních chirurgických zákroků se provádí pomocí kardiopulmonálního bypassu (CPB). Některé složité postupy však vyžadují zastavení veškerého průtoku krve. Hluboká hypotermická zástava oběhu popisuje rychlé snížení tělesné teploty jádra, následované zastavením CPB. Mozek je během této doby citlivý na ischemii. Monitorování cerebrální oxymetrie může poskytnout prostředek ke sledování a detekci nástupu mozkové ischemie.1 neexistují však dostatečné důkazy obklopující citlivost monitorování mozkové oxymetrie během hluboké hypotermie (teploty <25°C).
cévní chirurgie
karotická endarterektomie
karotická endarterektomie je spojena s pooperační mrtvicí. Monitorovací zařízení se běžně používají k detekci období mozkové ischemie. Mezi běžná monitorovací zařízení patří transkraniální Dopplery, EEG a monitorování somatosenzorických evokovaných potenciálů (Ssep).
transkraniální Dopplery poskytují nepřímé měření průtoku krve mozkem měřením rychlosti krve v mozkové tepně. Měření se získávají prostřednictvím transkraniálních oken. Transkraniální okna se nacházejí v nejtenčích částech lebky-temporální kosti nebo tam, kde kost chybí-na oběžné dráze. Jedna pětina pacientů postrádá transkraniální okno a v důsledku toho nelze použít transkraniální Dopplerovské studie.1 monitorování Ssep a EEG je ovlivněno anestetiky a chirurgickou diatermií.1 monitorování mozkové oxymetrie lze použít jako nástroj pro detekci mozkové ischemie.
snížení hodnot mozkové oxymetrie o >12% oproti výchozí předoperační hodnotě bylo identifikováno jako spolehlivý, citlivý a specifický práh pro detekci ischemie mozku.1 snížení hodnot mozkové oxymetrie po křížovém upnutí vnitřní krční tepny může naznačovat potřebu umístění zkratu během postupu. Moritz a kolegy17 porovnávali různé monitorovací modality při identifikaci mozkové ischemie během karotidové chirurgie. Výsledky ukázaly podobnou přesnost pro detekci nástupu ischemie s transkraniálním dopplerovským a cerebrálním oxymetrickým monitorováním, nejmenší přesnost byla zjištěna pro monitorování SSEP.
karotidová endarterektomie hyperperfuzní syndrom
karotidová endarterektomie hyperperfuzní syndrom je způsoben zvýšením průtoku krve mozkem po opravě karotidové stenózy. Vyskytuje se v důsledku zhoršené mozkové AUTOREGULACE. Syndrom je charakterizován bolestí hlavy, mozkovým edémem, záchvaty, intracerebrálním krvácením a smrtí.
existuje korelace mezi hodnotami saturace mozkovým kyslíkem a změnami průtoku krve mozkem po de-upnutí vnitřní krční tepny.1 cerebrální oxymetrie by mohla být použita k identifikaci pacientů s rizikem syndromu mozkové hyperperfuze.18
pediatrie
novorozenci narození předčasně mají zhoršenou mozkovou autoregulaci a jsou vystaveni riziku intraventrikulárního krvácení a periventrikulární leukomalacie.9 periventrikulární leukomalacie je obvykle diagnostikována transkraniálním ultrazvukem. Oblasti ischemie jsou identifikovány v bílé hmotě obklopující laterální Komory. V době, kdy byla stanovena diagnóza periventrikulární leukomalacie, došlo k trvalému neurologickému poškození, jako je poruchy zraku a mozková obrna. Změny v hodnotách kyslíku v mozku, jak jsou detekovány mozkovými oxymetry, poskytují nepřímou míru změn průtoku krve mozkem. Kontinuální monitorování okysličení mozku může umožnit včasnou detekci a prevenci periventrikulární leukomalacie a intraventrikulárního krvácení.9
další použití
monitorování mozkové oxymetrie se stále častěji používá ke sledování přiměřenosti perfúze tkání a orgánů, pokud je umístěno na jiných místech než na pokožce hlavy.1 NIRS je zkoumán jako potenciální marker perfúze pro jaterní, renální a splanchnické tkáně.1
NIRS je dále hodnocen jako potenciální screeningový nástroj pro potřebu krevní transfúze u pacientů s traumatem s rizikem hemoragického šoku.1
závěr
cerebrální oxymetrie je jednoduchá, neinvazivní monitorovací metodika, která může zlepšit výsledek pacienta v různých klinických situacích; neustále se objevují důkazy o jeho použití mimo srdeční chirurgii. Tento článek zdůraznil některé z rostoucích rolí a důkazů pro mozkovou oximetrii v klinické praxi, je nutný další výzkum k ověření monitorování mozkové oximetrie při zlepšování výsledků pacientů u srdečních i nekardiálních chirurgických pacientů.3
Prohlášení o zájmu
žádné prohlášení.
MCQs
přidružené MCQs (pro podporu aktivity CME/CPD) mohou být přístupné na https://access.oxfordjournals.org Předplatiteli BJA Education.
podcasty
tento článek obsahuje přidružený podcast, ke kterému lze přistupovat na http://www.oxfordjournals.org/podcasts/bjaed_cerebral_oximetry.mp3.
,
.
.
;
:
–
.
.
;
:
–
.
.
,
,
.
.
;
:
–
,
.
.
;
:
–
,
.
. In:
,
, eds.
,
,
.
:
,
;
–
.
;
.
,
,
et al. .
.
;
:
–
,
,
.
.
;
:
–
,
,
et al. .
.
;
:
–
,
,
,
,
,
.
.
;
:
–
.
.
;
:
–
,
,
.
.
;
:
–
,
,
,
.
;
:
–
,
,
et al. .
.
;
:
–
,
,
,
et al. .
.
;
:
–
,
,
,
,
.
.
;
:
–
,
,
,
et al. .
.
;
:
–
,