kapcsolódó tesztelés
módszerek az agyi autoreguláció mérésére
a nyomás autoregulációjának értékelése hagyományosan az agyi véráramlás kiszámításán keresztül történt az artériás vérnyomás két különböző egyensúlyi állapotában. Ezek az egyensúlyi állapotok megfelelnek az agyi véráramlás bizonyos értékeinek. Az egyik nyomásmérést a kiindulási időpontban lehetett elvégezni, a második pedig a vérnyomás kézi vagy farmakológiai manipulálása után, amikor az agyi véráramlás ismét mérhető. Mivel ez a megközelítés stabil nyomást és áramlást foglal magában, statikus autoregulációs mérésnek nevezzük.
a transzkraniális Doppler (TCD) ultrahang megjelenése lehetővé tette a valós idejű véráramlási sebességek megjelenítését (körülbelül 5 msec időbeli felbontással), megnyitva az utat az autoreguláció dinamikus értékeléséhez. A dinamikus autoreguláció az agy véráramának rövid távú, gyors válaszaira utal a szisztémás nyomás változásaira. Mivel a TCD nem tudja közvetlenül mérni az áramlást, a véráramlás sebessége helyettesítőként hasznos. A nyomásváltozások olyan ingerek alkalmazásával indukálhatók, mint a test dőlése, a comb-mandzsetta felszabadulása vagy az alsó test negatív nyomása.
míg a hemodinamikai inger pontos időzítésének és nagyságának ellenőrzése precíziós előnyt biztosít, a nyomás manipulálása kritikus betegeknél potenciálisan káros. Például egy comb-mandzsetta inflációs-deflációs szekvencia akár 25-35 Hgmm-es nyomásesést is kiválthat. Ischaemiás stroke-ban szenvedő betegnél ez a csökkenés másodlagos agykárosodást okozhat jelentős hipoperfúzió miatt, különösen olyan körülmények között, amikor van autoregulációs fiziológia kompromisszum az első helyen. Alternatív megoldásként intrakraniális ereket inszonálhatunk különösebb vérnyomás-kihívások nélkül, és mérhetjük a spontán artériás vérnyomás-ingadozásokra adott CBF-választ. Ez a megközelítés az agyi autoreguláció dinamikus értékelését biztonságossá és megvalósíthatóvá teszi akut agysérülésben szenvedő betegek számára. A dinamikus válasz valószínűleg 10-15 másodpercen belül jelentkezik, ami arra utal, hogy az arteriolák ellensúlyozhatják a szisztémás vérnyomás lassabb ingadozásait. A gyorsabb változásokat, például a 0,5 Hz – nél nagyobb változásokat, nem kompenzálják-például azokat, amelyek az egyes szívszisztoláknál fordulnak elő. Ezt a szelektív kompenzációt felüláteresztő szűrő elvnek nevezik. A cerebrovaszkuláris rendszer ennek megfelelően pufferol a lassú hemodinamikai oszcillációk ellen (0,01-0.4 Hz), míg a magasabb frekvenciák szűretlenül átjuthatnak az agy keringésébe.
a véráramlás sebességén kívül más intrakraniális jelek gyakran hasznosak a dinamikus vazoregulációs vizsgálatban. Ilyen például a közeli infravörös spektroszkópia (NIRS), a helyi agyszövet oxigénellátása (PbtO2), valamint a koponyaűri nyomás (ICP) monitorozása a cerebrospinális folyadék (CSF) elvezetési rendszeréből. Ezeknek a dinamikus méréseknek az alapelve ugyanaz a módszertanokban – a bemeneti jel a vérnyomás vagy a térfogatváltozás. Az ebből eredő változás az intrakraniális rekeszben kimeneti jelként működik. A vérnyomás és az agyi véráramlás spontán ingadozásait felhasználva a kutatók számos matematikai módszert dolgoztak ki az autoregulációs indexek modellezésére. Ebben a rövid áttekintésben különös figyelmet fordítanak az átviteli funkció elemzésére és az idő-korrelációs megközelítésre, majd a wavelet elemzésre és a vetítési törekvés regressziójára.
átviteli funkció analízis
a Transzferfunkció analízis (TFA) alapja a lineáris, stacionárius modellezés és a gyors Fourier-transzformációs algoritmus a vérnyomás és az agyi véráramlás spektrális becsléseinek kiszámításához. Az autoreguláció megfelelő működés esetén csökkenti a vérnyomás hatását az agy véráramlási sebességére azáltal, hogy megakadályozza a nyomáshullám közvetlen terjedését alacsonyabb frekvenciákon (általában 0,2 Hz alatt). Két fő paraméter-erősítés és fáziseltolás – származtatható a TFA-ból minden frekvencián. Az erősítés tükrözi az agyi véráramlás sebességének amplitúdójának kompresszióját a vérnyomásra adott válaszként. Például a 0,65-ös nyereség azt jelzi, hogy az agyi véráramlás sebességének relatív amplitúdójának 65% – a gyengül az artériás vérnyomás változásának egységéhez képest. A fáziseltolódás számszerűsíti a vérnyomás és az agyi áramlási sebesség közötti időeltolódást egy adott frekvencián, és fokban vagy radiánban jelenik meg. A két jel közötti nagyobb fáziseltolódás azt jelenti, hogy az autoreguláció megfelelően pufferolja az agyi érrendszeri fát a vérnyomásváltozásoktól. Megjegyzendő, hogy a TFA csak az artériás vérnyomás és az átlagos áramlási sebesség közötti lineáris összefüggéseket képes racionalizálni, ezért a koherencia általában a TFA-val kíséri a két hullámforma közötti linearitás tesztelését. Általában a 0,5 feletti koherencia elfogadhatónak tekinthető a TFA esetében. Ami a frekvenciasávokat illeti, az erősítés, a fáziseltolódás és a koherencia értékeit három tartályban jelentik: nagyon alacsony (0,02-0,07 Hz), alacsony (0,07-0,2 Hz) és magas (0,2-0,5 Hz) tartományok. Az autoreguláció felüláteresztő szűrő elve a koherencia és a nyereség csökkenését jelenti a fáziseltolódás növekedésével. Ezek a modulációk a vérnyomás és az agyi véráramlás közötti relatív deszinkronizációt eredményezik. Továbbá, mivel a vazomotoros adaptáció lassú és nagyjából 10-15 másodpercet igényel, az autoreguláció valószínűleg alacsonyabb frekvenciákon működik.
időtartomány elemzés
ez a módszer a vérnyomás és a különböző agyi kimeneti jelek közötti korreláció mértékét méri. A gördülő Pearson-korrelációs együttható az artériás vérnyomás és az agyi véráramlás (vagy annak helyettesítői) 30 egymást követő, időátlagolt (10 másodperc) értéke között kerül kiszámításra. A kapott együttható becslést ad az egyes változókra vonatkozó autoregulációs funkcióról. Az átlagos agyi véráramlási sebesség együtthatója Mx, míg a szövet oxigenizációs indexe (TOx) a NIRS-ből származik. Összességében az agyi autoregulációnak több mint 20 mutatója van, amelyek nyilvánvaló előnyei és hátrányai vannak az autoregulációs kutatásoknak. Talán a legszigorúbban vizsgált index a nyomásreaktivitási index (PRx), amely az agyi véráramlás sebessége vagy a szövetek oxigénellátása helyett az ICP-ből származik. Az agyi perfúziós nyomás (CPP = MAP – ICP) helyettesítheti az artériás vérnyomást is. Minden index egyedi küszöböt tartalmaz a károsodott autoregulációhoz, 0,069-0,46 közötti tartományban, az agyi véráramlás mérésére használt eszközöktől vagy annak helyettesítőjétől függően. Minden esetben pozitív korrelációs együttható tükrözi a két jel közötti szinkront, ami károsodott agyi autoregulációra utal, amelynek során a szisztémás nyomás passzívan terjed az agyi érrendszerbe. Eközben a negatív vagy közel nulla együttható magában foglalja az agyi érrendszer aktív pufferelését a vérnyomásváltozások ellen, így az érintetlen autoregulációs fiziológiát.
Wavelet analízis
ez a megközelítés, más néven multimodális nyomás-áramlás analízis, alternatívát jelent a klasszikus spektrális elemzések, mint például a gyors Fourier-transzformáció, és figyelembe veszi mind a jel idő -, mind frekvenciatartalmát. A wavelet analízis térképeket készít a fáziseltolódásról és a vérnyomás és az agyi véráramlás sebessége közötti koherenciáról számos frekvencián és időpontban. A minimális koherenciaküszöb érvényesítése és az elemzés olyan területekre való összpontosítása az idő-frekvencia térképen, ahol nagyfokú a korreláció, növeli a fáziseltolódás becslésének megbízhatóságát. A jel bomlását wavelet analízissel a szövetek oxigénellátására is alkalmazták NIRS alkalmazásával.
Projection Pursuit regresszió
a Projection pursuit regresszió (PPR) egy nem paraméteres módszer, amelyben a modellt nem a priori határozzák meg, hanem közvetlenül a kérdéses változókból (azaz az artériás nyomásból és az agyi véráramlásból) származik. Az analízis egy lineáris átviteli funkciót módosít a bemenet (vérnyomás) és a kimenet (agyi véráramlás) között. A lineáris autoregresszív átviteli függvény áthalad a kernel függvényeken, más néven gerincfüggvényeken, amelyeket az átlagos négyzethiba minimalizálásával határoznak meg. A módszer a nyomás és az áramlás közötti nemlineáris kapcsolatot jellemzi, és azonosítja azokat a régiókat, ahol ez a kapcsolat megváltozik. Az egyes régiókon belüli nyomás-áramlás kapcsolat nyeresége (azaz meredeksége) méri az adott régión belüli autoreguláció hatékonyságát. Érdekes 2016-os tanulmány Santos et al. használt PPR annak bemutatására, hogy a subarachnoidális vérzés után késleltetett agyi ischaemiában (DCI) szenvedő betegek megkülönböztető hemodinamikai profilokkal rendelkeznek a DCI-ben nem szenvedőkkel kapcsolatban. A szerzők ezután a PPR-ből származó autoregulációs paraméterekre korábban talált farmakológiai hatásokra hivatkoztak. Miután az eredményeket ezekkel a paraméterekkel kombinálták, a kutatócsoport azzal érvelt, hogy a myogén diszfunkció vazospazmushoz vezet, míg a szimpatikus túlműködés és a kolinerg diszfunkció DCI-hez vezet, míg mindhárom patofiziológiai mechanizmus hiánya mind a vazospazmust, mind a DCI-t szüli.
az elmúlt két évtizedben ezek az autoregulációs indexek optimális agyi perfúziós nyomást és ideális nyomástartományokat hoztak létre az autoreguláció alsó és felső határai alapján. Steiner et al. 2002-ben publikált egy mérföldkőnek számító tanulmányt, amely folyamatos autoregulációs monitorozást alkalmazott az optimális agyi perfúziós nyomás azonosítására traumás agysérülésben szenvedő betegeknél. Ezt az optimális nyomást úgy számítják ki, hogy az agyi autoregulációs indexeket ábrázolják a vérnyomás tartományához képest 4 órás megfigyelési időszakokban, és egy U alakú görbét illesztenek az adatokhoz annak a vérnyomástartománynak az azonosítására, amelyen az autoreguláció a legjobban megmarad. Az agyi perfúziós nyomás ezen ablakát körülvevő hipotézis az, hogy az agyi arteriolák képesek fenntartani az állandó agyi véráramlást a lehető legnagyobb autoregulációs tartalékkal ezeken a nyomásokon. Egyéni szinten a kritikus gondozási környezetben az ideális agyi perfúziós nyomás folyamatos becslése vonzó célpontot jelent a hemodinamikai kezelés számára.