gerelateerd testen
methoden voor het meten van cerebrale autoregulatie
beoordeling van druk autoregulatie is traditioneel door het berekenen van cerebrale bloedstroom bij twee verschillende evenwichtstoestanden van arteriële bloeddruk. Deze steady-Staten komen overeen met bepaalde cerebrale bloedstroomwaarden. Een drukmeting kon worden genomen bij baseline, en de tweede gemeten na handmatige of farmacologische manipulatie van de bloeddruk, op welk punt de bloedstroom van de hersenen opnieuw kon worden gemeten. Omdat deze benadering stabiele druk en stromen impliceert, wordt het een statische autoregulatoire meting genoemd.
de komst van transcraniële Doppler (TCD) ultrasound maakte visualisatie van realtime bloedstroomsnelheden mogelijk (met een temporele resolutie van ongeveer 5 msec), waardoor de weg werd vrijgemaakt voor dynamische beoordelingen van autoregulatie. Dynamische autoregulatie verwijst naar korte termijn, snelle reacties van de bloedstroom van de hersenen op veranderingen in systemische druk. Aangezien TCD de stroom niet direct kan meten, is de snelheid van de bloedstroom nuttig als surrogaat. Drukveranderingen zijn induceerbaar met behulp van stimuli zoals lichaam tilt, dij-manchet release, of onderlichaam negatieve druk.
hoewel het regelen van de exacte timing en grootte van de hemodynamische stimulus een precisievoordeel biedt, zijn drukmanipulaties bij ernstig zieke patiënten potentieel schadelijk. Bijvoorbeeld, kan een dij-manchet inflatie-deflatie opeenvolging een steile drukdaling van tot 25 tot 35 mmHg aanzetten. In een patiënt met een ischemische beroerte, kan deze daling secundair hersenletsel van significante hypoperfusie veroorzaken, in het bijzonder in een setting wanneer er autoregulatory fysiologie compromis in de eerste plaats. Als alternatief, kan men intracraniale vaten insoneren zonder enige specifieke bloeddrukuitdagingen en de CBF-reactie op spontane arteriële bloeddrukschommelingen meten. Deze benadering maakt dynamische beoordelingen van cerebrale autoregulatie veilig en haalbaar voor patiënten met acuut hersenletsel. De dynamische respons zal waarschijnlijk binnen 10 tot 15 seconden optreden, wat erop wijst dat arteriolen tragere schommelingen in systemische bloeddruk kunnen tegengaan. Snellere veranderingen, zoals die groter zijn dan 0,5 Hz, worden niet gecompenseerd – bijvoorbeeld, die zich voordoen bij elke cardiale systole. Deze selectieve compensatie wordt het “high-pass filterprincipe” genoemd. Het cerebrovasculaire systeem buffert dienovereenkomstig tegen langzame hemodynamische oscillaties (0,01 tot 0.4 Hz), terwijl hogere frequenties ongefilterd kunnen overgaan naar de bloedsomloop van de hersenen.
naast de bloedstroomsnelheid zijn andere intracraniale signalen vaak nuttig bij dynamisch vasoregulerend onderzoek. Voorbeelden hiervan zijn near-infrared spectroscopy (NIRS), local brain weefseloxygenation (PbtO2), en intracranial pressure (ICP) monitoring van cerebrospinale vloeistof (CSF) drainingsystemen. Het fundamentele principe van deze dynamische metingen is hetzelfde over methodologieën – het ingangssignaal is bloeddruk of volumeverandering. De resulterende verandering in het intracraniale compartiment fungeert als het uitgangssignaal. Met behulp van spontane schommelingen van de bloeddruk en cerebrale bloedstroom, hebben onderzoekers verschillende wiskundige methoden bedacht voor het modelleren van autoregulatoire indices. In dit korte overzicht zal bijzondere aandacht worden besteed aan de overdracht van functieanalyse en de tijd-correlatiebenadering, met daaropvolgende knikken naar wavelet analyse en projectie achtervolging regressie.
Transferfunctieanalyse
Transferfunctieanalyse (TFA) is gebaseerd op lineaire, stationaire modellering en een algoritme voor snelle fouriertransformatie om spectrale schattingen van bloeddruk en cerebrale bloedstroom te berekenen. Autoregulatie, wanneer goed functioneert, verzwakt de invloed van de bloeddruk op de snelheid van de bloedstroom in de hersenen door directe voortplanting van de drukgolfvorm bij lagere frequenties (meestal onder 0,2 Hz) te voorkomen. Twee belangrijke parameters-gain en faseverschuiving-kunnen worden afgeleid van TFA bij elke frequentie. De winst weerspiegelt de compressie van de amplitudeveranderingen van de snelheid van de hersenbloedstroom in reactie op bloeddruk. Bijvoorbeeld, duidt een aanwinst van 0.65 aan dat 65% van de relatieve amplitude van de snelheid van de cerebrale bloedstroom met betrekking tot een eenheid van verandering in slagaderlijke bloeddruk wordt verzwakt. Faseverschuiving kwantificeert het tijdsverschil tussen bloeddruk en hersenstroomsnelheid bij een bepaalde frequentie en wordt weergegeven in graden of radialen. Grotere faseverschuivingen tussen de twee signalen betekenen dat autoregulatie de cerebrovasculaire boom goed buffert van bloeddrukveranderingen. Van nota, kan TFA alleen lineaire relaties tussen arteriële bloeddruk en gemiddelde stroomsnelheid rationaliseren, dat is waarom coherentie gewoonlijk TFA begeleidt om de lineariteit tussen de twee golfvormen te testen. Over het algemeen wordt een coherentie boven 0,5 aanvaardbaar geacht voor TFA. Met betrekking tot frequentiebanden worden waarden voor versterking, faseverschuiving en coherentie gerapporteerd in drie bakken: zeer lage (0,02 tot 0,07 Hz), lage (0,07 tot 0,2 Hz) en hoge (0,2 tot 0,5 Hz) bereiken. Het hoogdoorlaatfilterprincipe van autoregulatie vertaalt zich in verminderingen van samenhang en winst met verhogingen van faseverschuiving. Deze modulaties resulteren in de relatieve desynchronisatie tussen bloeddruk en cerebrale bloedstroom oscillaties. Bovendien, omdat de vasomotorische aanpassing traag is en ruwweg 10 tot 15 seconden vereist, zal autoregulatie hoogstwaarschijnlijk bij lagere frequenties functioneren.
Time Domain Analysis
deze methode meet de mate van correlatie tussen bloeddruk en verschillende cerebrale output signalen. Een rolling Pearson correlatiecoëfficiënt wordt berekend tussen 30 opeenvolgende, time-averaged (10 sec) waarden van arteriële bloeddruk en cerebrale bloedstroom (of de surrogaten). De resulterende coëfficiënt geeft een schatting van de autoregulatiefunctie voor elke variabele. De coëfficiënt voor de gemiddelde snelheid van de cerebrale bloedstroom is Mx, terwijl de weefseloxygenatie-index (TOx) afkomstig is van NIRS. Al met al zijn er meer dan 20 indices van cerebrale autoregulatie, die duidelijke voor-en nadelen heeft voor autoregulatieonderzoek. Misschien wel de meest rigoureus bestudeerde index is de pressure reactivity index (PRx), die afkomstig is van ICP in plaats van cerebrale bloedstroomsnelheid of weefseloxygenatie. Cerebrale perfusiedruk (CPP = MAP – ICP) kan ook worden vervangen door arteriële bloeddruk. Elke index gebruikt een unieke drempel voor verminderde autoregulatie, met een bereik van 0,069 tot 0,46, afhankelijk van apparaten die worden gebruikt om de cerebrale bloedstroom of een surrogaat daarvan te meten. In alle gevallen, een positieve correlatiecoëfficiënt weerspiegelt synchronie tussen de twee signalen, suggereert verminderde cerebrale autoregulatie, waarbij systemische druk passief voortplanten naar de cerebrale vasculatuur. Ondertussen impliceert een negatieve of bijna nulcoëfficiënt actieve buffering van de cerebrale vasculatuur tegen bloeddrukveranderingen en dus intacte autoregulatorische fysiologie.
Wavelet-analyse
deze benadering, ook wel multimodale druk-flow-analyse genoemd, vormt een alternatief voor de klassieke spectrale analyses, zoals snelle fouriertransformatie, en houdt rekening met zowel de tijd-als de frequentieinhoud van het signaal. De wavelet-analyse produceert kaarten van faseverschuiving en samenhang tussen bloeddruk en cerebrale bloedstroomsnelheid over een bereik van frequenties en tijdpunten. Het afdwingen van een minimale coherentiedrempel en het concentreren van de analyse op gebieden in de tijd-frequentiekaart met een hoge mate van correlatie verhoogt de betrouwbaarheid van de faseverschuivingsraming. Signaaldecompositie met wavelet-analyse is ook toegepast op weefseloxygenatie met behulp van NIRS.
projectie pursuit regressie
projectie pursuit regressie (PPR) is een niet-parametrische methode waarbij een model niet a priori wordt gespecificeerd, maar rechtstreeks wordt afgeleid van de relevante variabelen (d.w.z. van arteriële druk en cerebrale bloedstroom). De analyse wijzigt een lineaire transferfunctie tussen input (bloeddruk) en output (hersenbloedstroom). Een lineaire autoregressieve overdracht functie wordt doorgegeven door kernel functies, ook bekend als ridge functies, bepaald door het minimaliseren van de gemiddelde kwadraat fout. De methode kenmerkt de niet-lineaire relatie tussen druk en stroom en identificeert gebieden waarin deze relatie verandert. De winst (d.w.z., de helling) van de druk-stroomverhouding binnen elk gebied verstrekt een maat van de doeltreffendheid van autoregulatie binnen dat gebied. Een interessante 2016 studie door Santos et al. gebruikte PPR om aan te tonen dat patiënten die lijden aan vertraagde cerebrale ischemie (DCI) na subarachnoïdale bloeding kenmerkende hemodynamische profielen hadden met betrekking tot degenen die niet lijden aan DCI. De auteurs dan ingeroepen eerder gevonden farmacologische effecten op PPR-afgeleide autoregulatieparameters. Na het combineren van hun resultaten met die parameters, betoogde het onderzoeksteam dat myogene dysfunctie tot vasospasme leidt, terwijl sympathische overactie en cholinerge dysfunctie tot DCI leiden, terwijl tekorten in alle drie pathofysiologische mechanismen zowel vasospasme als DCI verwekken.
In de laatste twee decennia hebben deze autoreguleringsindices ook geleid tot een optimale cerebrale perfusiedruk en ideale drukbereiken op basis van onder-en bovengrenzen van autoregulatie. Steiner et al. publiceerde een baanbrekende studie in 2002 met behulp van continue autoregulatie monitoring om optimale cerebrale perfusiedruk te identificeren bij patiënten met traumatisch hersenletsel. Deze optimale druk wordt berekend door cerebrale autoregulatie-indices uit te zetten tegen een bereik van de bloeddruk gedurende 4 uur monitoring periodes en het passen van een U-vormige curve aan de gegevens om het bloeddrukbereik te identificeren waarbij autoregulatie het meest bewaard blijft. De hypothese rond dit venster van cerebrale perfusiedruk is dat hersenarteriolen een constante cerebrale bloedstroom kunnen handhaven met de grootst mogelijke autoregulatoire reserve bij die druk. Op individueel niveau in de kritieke zorgomgeving vormt een continue schatting van een ideale cerebrale perfusiedruk een aantrekkelijk doelwit voor hemodynamisch Beheer.