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Métodos para Medir Cerebral Autorregulação
Avaliação da pressão autorregulação tem sido, tradicionalmente, através do cálculo do fluxo sanguíneo cerebral em dois diferentes estados de equilíbrio da pressão arterial. Estes estados de equilíbrio correspondem a valores específicos do fluxo sanguíneo cerebral. Uma medição da pressão pode ser feita no início, e a segunda medida após a manipulação manual ou farmacológica da pressão arterial, em que ponto o fluxo sanguíneo cerebral pode ser medido novamente. Uma vez que esta abordagem envolve pressões e fluxos estáveis, é referida como uma medição auto-regulação estática.
the advent of transcranial Doppler (TCD) ultrasom allowed for visualization of real-time blood-flow velocities (with a temporal resolution of approximately 5 msec), paving the road for dynamic assessments of autoregulation. Auto-regulação dinâmica refere-se a respostas rápidas e de curto prazo do fluxo sanguíneo do cérebro a alterações na pressão sistémica. Como o TCD não pode medir o fluxo diretamente, a velocidade do fluxo sanguíneo é útil como substituto. As mudanças de pressão são indutíveis utilizando estímulos como inclinação do corpo, libertação do punho da coxa ou pressão negativa do corpo inferior.
enquanto controla o tempo exato e a magnitude do estímulo hemodinâmico fornece uma vantagem de precisão, as manipulações de pressão em pacientes criticamente doentes são potencialmente prejudiciais. Por exemplo, uma sequência de deflação do punho da coxa pode provocar uma queda de pressão precipitada de até 25 a 35 mmHg. Em um paciente com um acidente vascular cerebral isquêmico, esta queda pode causar lesão cerebral secundária devido a hipoperfusão significativa, particularmente em um ambiente em que há compromisso de fisiologia autoregulatória em primeiro lugar. Alternativamente, pode-se inserir vasos intracranianos sem qualquer desafio particular à pressão arterial e medir a resposta CBF a flutuações espontâneas da pressão arterial. Esta abordagem torna as avaliações dinâmicas da auto-regulação cerebral seguras e viáveis para pacientes com lesões cerebrais agudas. É provável que a resposta dinâmica ocorra dentro de 10 a 15 segundos, sugerindo que as arteríolas podem conter flutuações mais lentas na pressão arterial sistémica. Mudanças mais rápidas, como aquelas maiores que 0.5 Hz, não são compensadas – por exemplo, as que ocorrem com cada sistole cardíaca. Esta compensação seletiva é referida como o princípio do filtro de alta passagem. O sistema cerebrovascular de acordo com buffers contra oscilações hemodinâmicas lentas (0,01 a 0.4 Hz), enquanto frequências mais altas podem passar sem filtro para a circulação do cérebro.
além da velocidade do fluxo sanguíneo, outros sinais intracranianos são frequentemente úteis na investigação vasoregulatória dinâmica. Exemplos incluem espectroscopia de infravermelho próximo( NIRS), oxigenação do tecido cerebral local (PbtO2), e monitoramento da pressão intracraniana (ICP) dos sistemas de drenagem do líquido cefalorraquidiano (CSF). O princípio fundamental destas medições dinâmicas é o mesmo em todas as metodologias – o sinal de entrada é a pressão arterial ou mudança de volume. A mudança resultante no compartimento intracraniano actua como sinal de saída. Usando flutuações espontâneas da pressão arterial e do fluxo sanguíneo cerebral, pesquisadores desenvolveram vários métodos matemáticos para modelar índices autoregulatórios. Nesta breve revisão, será dada especial atenção à análise da função de transferência e à abordagem de correlação temporal, com os acentos subsequentes à análise ondulatória e à regressão da projecção.
Transfer Function Analysis
Transfer function analysis (TFA) has its basis on linear, stationary modeling and a fast Fourier transform algorithm to compute spectral estimates of blood pressure and cerebral blood flow. A auto-regulação, quando funciona correctamente, atenua a influência da pressão arterial na velocidade do fluxo sanguíneo cerebral, impedindo a propagação directa da onda de pressão a frequências mais baixas (geralmente abaixo de 0,2 Hz). Dois parâmetros-chave-ganho e mudança de fase-podem ser derivados de TFA em cada frequência. O ganho reflete a compressão da amplitude da velocidade do fluxo sanguíneo cerebral em resposta à pressão arterial. Por exemplo, um ganho de 0,65 denota que 65% da amplitude relativa da velocidade do fluxo sanguíneo cerebral é atenuada em relação a uma unidade de mudança na pressão arterial. O deslocamento de fase quantifica o intervalo de tempo entre a pressão arterial e a velocidade do fluxo cerebral numa dada frequência e é representado em graus ou radianos. Mudanças de fase maiores entre os dois sinais significam que a auto-regulação deve amortecer adequadamente a árvore cerebrovascular devido a alterações na pressão arterial. De notar, o TFA só pode racionalizar as relações lineares entre a pressão arterial e a velocidade média do fluxo, razão pela qual a coerência geralmente acompanha o TFA para testar a linearidade entre as duas formas de onda. Geralmente, uma coerência superior a 0,5 é considerada aceitável para o TFA. No que diz respeito às bandas de frequência, os valores de ganho, mudança de fase e coerência são relatados em três segmentos: muito baixo (0.02 a 0.07 Hz), baixo (0.07 a 0.2 Hz) e alto (0.2 a 0.5 Hz). O princípio do filtro de alta passagem de autoregulação traduz-se em reduções de coerência e ganho com aumentos no deslocamento de fase. Estas modulações resultam na desincronização relativa entre a pressão arterial e oscilações do fluxo sanguíneo cerebral. Além disso, como a adaptação vasomotora é lenta e requer cerca de 10 a 15 segundos, é mais provável que a auto-regulação funcione em frequências mais baixas.
análise do domínio do tempo
este método mede o grau de correlação entre a pressão arterial e vários sinais de saída cerebral. Um coeficiente de correlação de Pearson rolante é calculado entre 30 valores consecutivos, médios no tempo (10 seg) da pressão arterial arterial e do fluxo sanguíneo cerebral (ou seus substitutos). O coeficiente resultante fornece uma estimativa da função autoregulatória respectiva a cada variável. O coeficiente para a velocidade média do fluxo sanguíneo cerebral é Mx, enquanto o índice de oxigenação tecidular (Toxicologia) deriva de NIRS. Ao todo, há mais de 20 índices de autoregulação cerebral, que tem prós e contras óbvios para pesquisa de autoregulação. Talvez o índice mais rigorosamente estudado seja o índice de reatividade da pressão (PRx), que deriva do PCI em vez da velocidade do fluxo sanguíneo cerebral ou oxigenação tecidular. A pressão de perfusão Cerebral (CPP = MAP – ICP) também pode ser substituída por pressão arterial. Cada índice requer um limiar único para a auto-regulação deficiente, com um intervalo de 0,069 a 0,46, dependendo dos dispositivos usados para medir o fluxo sanguíneo cerebral ou um substituto. Em todos os casos, um coeficiente de correlação positivo reflete a síncronia entre os dois sinais, sugerindo uma auto-regulação cerebral alterada, em que as pressões sistêmicas se propagam passivamente para a vasculatura cerebral. Enquanto isso, um coeficiente negativo ou quase nulo implica o buffering ativo da vasculatura cerebral contra alterações da pressão arterial e, portanto, fisiologia auto-reguladora intacta.
análise ondulatória
esta abordagem, também conhecida como análise multimodal de fluxo de pressão, representa uma alternativa às análises espectrais clássicas, como a transformada rápida de Fourier, e considera tanto o conteúdo de tempo e frequência do sinal. A análise wavelet produz mapas de mudança de fase e coerência entre a pressão sanguínea e a velocidade do fluxo sanguíneo cerebral sobre uma gama de frequências e pontos de tempo. Reforçar um limiar mínimo de coerência e centrar a análise nas áreas do mapa de frequência temporal com um elevado grau de correlação aumenta a fiabilidade da estimativa da mudança de fase. A decomposição dos sinais com análise wavelet também foi aplicada à oxigenação dos tecidos usando NIRS.
projection Pursuit Regressão
projection pursuit regressão (PPR) é uma organização não-paramétrico método em que um modelo não é especificado a priori, mas deriva diretamente das variáveis de interesse (por exemplo, da pressão arterial e do fluxo sanguíneo cerebral). A análise modifica uma função de transferência linear entre a entrada (pressão arterial) e a saída (fluxo sanguíneo cerebral). Uma função linear de transferência autoregressiva passa através das funções do kernel, também conhecidas como funções ridge, determinadas minimizando o erro médio ao quadrado. O método caracteriza a relação não-linear entre pressão e fluxo e identifica regiões onde esta relação muda. O ganho (ou seja, o declive) da relação pressão-fluxo dentro de cada região fornece uma medida da eficácia da autoregulação dentro dessa região. Um interessante estudo de 2016 por Santos et al. usou PPR para mostrar que os pacientes que sofriam de isquemia cerebral retardada (ICD) após hemorragia subaracnóide tinham perfis hemodinâmicos distintos sobre aqueles que não sofriam de ICD. Os autores invocaram então efeitos farmacológicos previamente encontrados nos parâmetros de autoregulação derivados do PPR. Após combinar seus resultados com esses parâmetros, a equipe de pesquisa argumentou que a disfunção miogênica leva ao vasospasmo, enquanto a superação simpática e a disfunção colinérgica levam ao ICD, enquanto os déficits em todos os três mecanismos fisiopatológicos geram vasospasmo e ICD.
nas duas últimas décadas, estes índices autoregulatórios também serviram para gerar pressões óptimas de perfusão cerebral e gamas ideais de pressão baseadas em limites inferiores e superiores de autoregulação. Steiner et al. publicou um estudo de referência em 2002 usando monitorização contínua de autoregulação para identificar a pressão ideal de perfusão cerebral em pacientes com lesão cerebral traumática. Esta pressão óptima é calculada traçando índices de auto-regulação cerebral contra uma gama de pressões sanguíneas durante períodos de monitorização de 4 horas e ajustando uma curva em forma de U aos dados para identificar o intervalo de pressão sanguínea no qual a auto-regulação é mais preservada. A hipótese em torno desta janela de pressões de perfusão cerebral é que as artérias cerebrais podem manter um fluxo sanguíneo cerebral constante com a maior reserva possível de auto-regulação nessas pressões. Em um nível individual no ambiente de cuidados críticos, uma estimativa contínua de uma pressão de perfusão cerebral ideal apresenta um alvo atraente para a gestão hemodinâmica.