powiązane testy
metody pomiaru autoregulacji mózgowej
ocena autoregulacji ciśnienia tradycyjnie polega na obliczaniu mózgowego przepływu krwi w dwóch różnych stanach równowagi ciśnienia tętniczego krwi. Te stany stacjonarne odpowiadają poszczególnym wartościom przepływu krwi w mózgu. Jeden pomiar ciśnienia może być wykonany na początku, a drugi zmierzony po ręcznej lub farmakologicznej manipulacji ciśnieniem krwi, w którym to momencie przepływ krwi w mózgu może zostać ponownie zmierzony. Ponieważ takie podejście obejmuje stabilne ciśnienia i przepływy, określa się je jako statyczny pomiar autoregulacyjny.
pojawienie się przezczaszkowego USG Dopplera (TCD) pozwoliło na wizualizację prędkości przepływu krwi w czasie rzeczywistym (z rozdzielczością czasową około 5 msec), torując drogę do dynamicznej oceny autoregulacji. Dynamiczna autoregulacja odnosi się do krótkotrwałych, szybkich reakcji przepływu krwi w mózgu na zmiany ciśnienia ogólnoustrojowego. Ponieważ TCD nie może bezpośrednio mierzyć przepływu, prędkość przepływu krwi jest przydatna jako surogat. Zmiany ciśnienia są indukowane za pomocą bodźców, takich jak pochylenie ciała, zwolnienie mankietu ud lub podciśnienie w dolnej części ciała.
chociaż Kontrola dokładnego czasu i wielkości bodźca hemodynamicznego zapewnia precyzyjną przewagę, manipulacje ciśnieniem u pacjentów w stanie krytycznym są potencjalnie szkodliwe. Na przykład Sekwencja inflacja-deflacja mankietu może spowodować gwałtowny spadek ciśnienia do 25 do 35 mmHg. U pacjenta z udarem niedokrwiennym spadek ten może spowodować wtórne uszkodzenie mózgu w wyniku znacznej hipoperfuzji, szczególnie w warunkach, w których występuje autoregulacyjny kompromis fizjologiczny. Alternatywnie, można wszczepiać naczynia wewnątrzczaszkowe bez szczególnych wyzwań ciśnienia krwi i mierzyć odpowiedź CBF na spontaniczne wahania ciśnienia tętniczego krwi. Takie podejście sprawia, że dynamiczna ocena autoregulacji mózgu jest bezpieczna i wykonalna dla pacjentów z ostrym uszkodzeniem mózgu. Dynamiczna odpowiedź może wystąpić w ciągu 10 do 15 sekund, co sugeruje, że tętnice mogą przeciwdziałać wolniejszym wahaniom ogólnoustrojowego ciśnienia krwi. Szybsze zmiany, takie jak te większe niż 0,5 Hz, nie są kompensowane – na przykład te zachodzące z każdym skurczem serca. Ta selektywna kompensacja jest określana jako zasada filtra górnoprzepustowego. Układ mózgowo-naczyniowy odpowiednio zapobiega powolnym oscylacjom hemodynamicznym (0,01 do 0.4 Hz), podczas gdy wyższe częstotliwości mogą przechodzić niefiltrowane do krążenia mózgu.
oprócz prędkości przepływu krwi, inne sygnały wewnątrzczaszkowe są często przydatne w dynamicznym badaniu wazoregulacyjnym. Przykłady obejmują spektroskopię bliskiej podczerwieni (NIRS), miejscowe dotlenienie tkanki mózgowej (PbtO2) i monitorowanie ciśnienia wewnątrzczaszkowego (ICP) z systemów odprowadzania płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF). Podstawowa zasada tych dynamicznych pomiarów jest taka sama we wszystkich metodach-sygnałem wejściowym jest zmiana ciśnienia krwi lub objętości. Wynikająca z tego zmiana w komorze wewnątrzczaszkowej działa jako sygnał wyjściowy. Wykorzystując spontaniczne wahania ciśnienia krwi i mózgowego przepływu krwi, naukowcy opracowali kilka metod matematycznych do modelowania wskaźników autoregulacyjnych. W tym krótkim przeglądzie szczególna uwaga zostanie zwrócona na analizę funkcji transferu i podejście korelacji czasu, a następnie ukłony w stronę analizy falkowej i regresji prowadzenia projekcji.
Analiza funkcji transferu
Analiza funkcji transferu (TFA) opiera się na liniowym, stacjonarnym modelowaniu i algorytmie szybkiej transformacji Fouriera do obliczania widmowych szacunków ciśnienia krwi i mózgowego przepływu krwi. Autoregulacja, przy prawidłowym funkcjonowaniu, łagodzi wpływ ciśnienia krwi na prędkość przepływu krwi w mózgu, zapobiegając bezpośredniemu rozprzestrzenianiu się fali ciśnienia przy niższych częstotliwościach (zwykle poniżej 0,2 Hz). Dwa kluczowe parametry-wzmocnienie i przesunięcie fazowe – można uzyskać z TFA dla każdej częstotliwości. Zysk odzwierciedla kompresję zmian amplitudy prędkości przepływu krwi w mózgu w odpowiedzi na ciśnienie krwi. Na przykład zysk o 0,65 oznacza, że 65% względnej amplitudy prędkości przepływu krwi w mózgu zostaje osłabione w odniesieniu do jednostki zmiany ciśnienia tętniczego krwi. Przesunięcie fazowe określa opóźnienie czasowe między ciśnieniem krwi a prędkością przepływu mózgu przy danej częstotliwości i jest reprezentowane w stopniach lub radianach. Większe przesunięcia fazowe między dwoma sygnałami oznaczają, że autoregulacja prawidłowo buforuje drzewo mózgowo-naczyniowe przed zmianami ciśnienia krwi. Warto zauważyć, że TFA może racjonalizować tylko liniowe relacje między ciśnieniem tętniczym krwi a średnią prędkością przepływu, dlatego koherencja zwykle towarzyszy TFA do badania liniowości między dwoma przebiegami. Zasadniczo spójność powyżej 0,5 jest uważana za akceptowalną dla TFA. Jeśli chodzi o pasma częstotliwości, wartości wzmocnienia, przesunięcia fazowego i koherencji są zgłaszane w trzech zakresach: bardzo niskim (0,02 do 0,07 Hz), niskim (0,07 do 0,2 Hz) i wysokim (0,2 do 0,5 Hz). Zasada autoregulacji filtra górnoprzepustowego przekłada się na zmniejszenie koherencji i wzmocnienia wraz ze wzrostem przesunięcia fazowego. Te modulacje powodują względną desynchronizację między ciśnieniem krwi a oscylacjami przepływu krwi w mózgu. Ponadto, ponieważ adaptacja naczynioruchowa jest powolna i wymaga około 10 do 15 sekund, autoregulacja najprawdopodobniej będzie działać z niższymi częstotliwościami.
Analiza domeny czasowej
metoda ta mierzy stopień korelacji między ciśnieniem krwi a różnymi sygnałami wyjściowymi mózgu. Kroczący współczynnik korelacji Pearsona jest obliczany pomiędzy 30 kolejnymi, uśrednionymi w czasie (10 s) wartościami ciśnienia tętniczego krwi i przepływu krwi w mózgu (lub jego substytutów). Otrzymany współczynnik zapewnia oszacowanie funkcji autoregulacyjnej odpowiedniej dla każdej zmiennej. Współczynnik dla średniej prędkości przepływu krwi w mózgu wynosi Mx, natomiast wskaźnik dotlenienia tkanek (TOx) pochodzi z NIRS. W sumie istnieje ponad 20 wskaźników autoregulacji mózgowej, która ma oczywiste zalety i wady w badaniach autoregulacji. Być może najbardziej rygorystycznie badanym wskaźnikiem jest wskaźnik reaktywności ciśnieniowej (PRx), który wywodzi się z ICP zamiast prędkości przepływu krwi w mózgu lub natlenienia tkanek. Ciśnienie perfuzji mózgowej (CPP = MAP – ICP) może być również zastąpione ciśnieniem tętniczym. Każdy indeks zawiera unikalny próg upośledzonej autoregulacji, z zakresem od 0,069 do 0,46, w zależności od urządzeń używanych do pomiaru przepływu krwi w mózgu lub jego substratu. We wszystkich przypadkach dodatni współczynnik korelacji odzwierciedla synchronizację między dwoma sygnałami, co sugeruje upośledzenie autoregulacji mózgowej, przy czym ciśnienie układowe biernie propaguje się do naczyń mózgowych. Tymczasem ujemny lub prawie zerowy współczynnik implikuje aktywne buforowanie naczyń mózgowych przed zmianami ciśnienia krwi, a tym samym nienaruszoną fizjologią autoregulacyjną.
Analiza falkowa
to podejście, znane również jako multimodalna analiza ciśnienia i przepływu, stanowi alternatywę dla klasycznych analiz spektralnych, takich jak szybka transformata Fouriera, i uwzględnia zarówno zawartość czasu, jak i częstotliwość sygnału. Analiza falkowa tworzy mapy przesunięcia fazowego i spójności między ciśnieniem krwi a prędkością przepływu krwi w mózgu w zakresie częstotliwości i punktów czasowych. Wymuszenie minimalnego progu spójności i skupienie analizy na obszarach mapy czas-Częstotliwość o wysokim stopniu korelacji zwiększa wiarygodność estymacji przesunięcia fazowego. Rozkład sygnału za pomocą analizy falkowej został również zastosowany do utleniania tkanek za pomocą NIRS.
regresja projekcji Pursuit
regresja projekcji pursuit (PPR) jest metodą nieparametryczną, w której model nie jest określony a priori, ale wynika bezpośrednio z zmiennych zainteresowania (tj. z ciśnienia tętniczego i przepływu krwi w mózgu). Analiza modyfikuje liniową funkcję transferu między wejściem (ciśnienie krwi) a wyjściem (przepływ krwi w mózgu). Liniowa funkcja transferu autoregresyjnego przechodzi przez funkcje jądra, znane również jako funkcje grzbietu, określone przez zminimalizowanie średniego błędu kwadratowego. Metoda charakteryzuje nieliniową zależność między ciśnieniem a przepływem i identyfikuje regiony, w których ta zależność się zmienia. Wzmocnienie (tj. nachylenie) relacji ciśnienie-przepływ w każdym regionie stanowi miarę skuteczności autoregulacji w tym regionie. Ciekawe badanie 2016 przez Santos et al. wykorzystano PPR, aby pokazać, że pacjenci cierpiący na opóźnione niedokrwienie mózgu (DCI) po krwotoku podpajęczynówkowym mieli charakterystyczne profile hemodynamiczne dotyczące osób nie cierpiących na DCI. Autorzy powołując się na wcześniej stwierdzono wpływ farmakologiczny na pochodzące z PPR parametry autoregulacji. Po połączeniu wyników z tymi parametrami zespół badawczy argumentował, że dysfunkcja miogenna prowadzi do skurczu naczyń, podczas gdy nadaktywność współczulna i dysfunkcja cholinergiczna prowadzą do DCI, podczas gdy deficyty we wszystkich trzech mechanizmach patofizjologicznych powodują zarówno skurcz naczyń, jak i DCI.
w ciągu ostatnich dwóch dekad te wskaźniki autoregulacyjne służyły również do generowania optymalnych ciśnień perfuzji mózgowej i idealnych zakresów ciśnienia w oparciu o dolną i górną granicę autoregulacji. Steiner et al. opublikował przełomowe badanie w 2002 r. wykorzystujące ciągłe monitorowanie autoregulacji w celu identyfikacji optymalnego ciśnienia perfuzji mózgowej u pacjentów z urazowym uszkodzeniem mózgu. To optymalne ciśnienie jest obliczane przez wykreślenie wskaźników autoregulacji mózgowej w stosunku do zakresu ciśnienia krwi w 4-godzinnych okresach monitorowania i dopasowanie krzywej w kształcie litery U do danych w celu identyfikacji zakresu ciśnienia krwi, przy którym autoregulacja jest najbardziej zachowana. Hipoteza otaczająca to okno ciśnienia perfuzji mózgowej jest taka, że tętnice mózgu mogą utrzymywać stały przepływ krwi mózgowej z największą możliwą rezerwą autoregulacyjną przy tych ciśnieniach. Na indywidualnym poziomie w warunkach opieki krytycznej ciągłe szacowanie idealnego ciśnienia perfuzji mózgowej stanowi atrakcyjny cel zarządzania hemodynamicznego.