Eine viel weniger invasive Art und Weise zu überwachen Druck im Gehirn

Schädel-Hirn-Verletzungen sowie Infektionskrankheiten wie meningitis, führen können, um Gehirn Schwellung und gefährlich hohen Druck im Gehirn. Wenn unbehandelt, werden die Patienten mit einem Risiko für Hirnschäden, und in einigen Fällen ein erhöhter Blutdruck kann tödlich sein.

Aktuelle Techniken für die Messung von Druck innerhalb des Gehirns sind so invasiv, dass die Messung nur durchgeführt, in die Patienten mit dem höchsten Risiko. Aber das kann sich bald ändern, jetzt, dass ein team von Forschern am MIT und Boston Children ‚ s Hospital entwickelt hat, eine viel weniger invasive Methode zur überwachung des intrakraniellen Drucks (ICP).

„Letztlich ist das Ziel ein monitor am Krankenbett, in der wir nur verwenden minimal-invasive oder nicht-invasive Messungen und produzieren Schätzungen des ICP in Echtzeit“, sagt Thomas Heldt, die W. M. Keck berufliche Entwicklung von Professor in Biomedical Engineering in Massachusetts Institute of Medical Engineering and Science, associate professor für Elektro-und biomedizinische Technik, und ein principal investigator in der MIT Research Laboratory of Electronics.

In einer Studie mit Patienten im Alter von 2 bis 25 Jahren zeigten die Forscher, dass Ihre Messung ist fast so präzise wie der aktuelle gold-standard-Technik, die erfordert bohren ein Loch in den Schädel.

Heldt ist der leitende Autor des Papiers, die in der Aug. 23 Ausgabe von der Journal of Neurosurgery: Pediatrics. MIT-Forscherin Andrea Fanelli ist die Studie führen Autor.

Erhöhtes Risiko

Unter normalen Bedingungen, ICP liegt zwischen 5 und 15 Millimeter quecksilbersäule (mmHg). Wenn das Gehirn leidet ein Trauma oder Schwellungen, die durch Entzündung, Druck über 20 mmHg, die Behinderung der Durchblutung in das Gehirn. Dies kann zum Zelltod führen, aus Mangel an Sauerstoff und in schweren Fällen Schwellung drückt auf den Hirnstamm—Bereich, der die Atmung kontrolliert—und kann dazu führen, dass der patient das Bewusstsein verlieren oder sogar aufhören zu atmen.

Messung der ICP derzeit Bohr ein Loch in den Schädel und dem einsetzen des Katheters in die herzkammer Raum, die enthält Liquor. Dieses invasive Verfahren ist nur für Patienten auf Intensivstationen, die ein hohes Risiko des erhöhten ICP. Wenn ein patient das Gehirn der Druck wird gefährlich hoch, ärzte können helfen, zu lindern es durch die Trockenlegung Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit über einen Katheter in das Gehirn eingesetzt. In sehr schweren Fällen, entfernen Sie ein Stück in den Schädel, sodass das Gehirn hat mehr Platz, um sich auszubreiten, dann ersetzen Sie es, sobald die Schwellung geht nach unten.

Heldt zunächst begann die Arbeit an eine weniger invasive Weise zu überwachen ICP vor mehr als 10 Jahren, zusammen mit George Verghese, die Henry Ellis Warren Professor für Elektrotechnik am MIT, und dann-graduate student Faisal Kashif. Die Forscher veröffentlichten ein Papier im Jahr 2012, in dem Sie entwickelten eine Möglichkeit zum schätzen der ICP basiert auf zwei Messungen: Blutdruck, die getroffen wird, indem ein Katheter am Handgelenk des Patienten, und die Geschwindigkeit des Blutflusses ins Gehirn, gemessen durch herstellen einer Ultraschall-Sonde, um den Patienten Tempel.

Für diese erste Studie, die Forscher entwickelten ein mathematisches Modell der Beziehung zwischen Blutdruck, zerebrale blutflussgeschwindigkeit und ICP. Sie testeten das Modell auf Daten, die mehrere Jahre zuvor von Patienten mit Schädel-Hirn-Verletzung an der Universität Cambridge, mit ermutigenden Ergebnissen.

In Ihrer neuen Studie wollten die Forscher um die Verbesserung der Algorithmus, die Sie verwenden, um zu schätzen, ICP, und auch, Methoden zu entwickeln, sammeln Sie Ihre eigenen Daten von pädiatrischen Patienten.

Sie zusammen mit Robert Tasker, Leiter der pädiatrischen neurocritical care-Programm am Boston Children ‚ s Hospital und co-Autor der neuen Papier, zur Identifikation von Patienten für die Studie und dazu beitragen, die Technologie auf dem Nachttisch. Das system wurde getestet nur auf Patienten, deren Erziehungsberechtigte genehmigt das Verfahren. Der arterielle Blutdruck und ICP wurden bereits gemessen, da ein Teil der Patienten eine routinemäßige überwachung, so dass die einzige zusätzliche element war die Ultraschall-Messung.

Fanelli entwickelte auch ein Verfahren zur Automatisierung der Analyse von Daten, so dass nur Daten in Segmente mit der höchsten signal-zu-Rausch-Verhältnis verwendet wurden, so dass die Schätzungen der ICP genauer.

„Wir Bauten ein signal processing pipeline, war in der Lage automatisch zu erkennen, die Segmente von Daten, die wir hätten Vertrauen versus die Segmente von Daten, die zu laut ist, um verwendet werden, für die ICP-Schätzung“, sagt er. „Wir wollten eine automatisierte Ansatz konnte vollständig Benutzer-unabhängig.“

Erweiterte überwachung

Die ICP-Schätzungen generiert, die durch diese neue Technik wurden im Durchschnitt innerhalb etwa 1 mmHg für Messungen, die mit der invasiven Methode. „Von einer klinischen Perspektive, es war auch innerhalb der Grenzen, die würden wir für sinnvoll halten,“ Tasker sagt.

In dieser Studie, die Forscher konzentrierten sich auf Patienten mit schweren Verletzungen, weil das sind die Patienten, die bereits eine invasive ICP-Messung durchgeführt wird. Jedoch, eine weniger invasive Ansatz ermöglichen kann, ICP-monitoring erweitert werden, um Patienten mit Krankheiten wie meningitis und Enzephalitis, sowie malaria, die können alle verursachen Schwellung des Gehirns.

„In der Vergangenheit, für diese Bedingungen, wir würden nie in Betracht, ICP-monitoring. Was die aktuelle Forschung eröffnet für uns die Möglichkeit, dass können wir auch diesen Patienten und versuchen, zu erkennen nicht nur, ob Sie haben angehoben ICP aber einige Grad von der Größenordnung, dass“ Tasker sagt.

„Diese Ergebnisse sind sehr ermutigend, und kann den Weg öffnen für eine zuverlässige, nicht-invasive neuro-Intensivmedizin“, sagt Nino Stocchetti, ein professor der Anästhesie und Intensivmedizin Policlinico in Mailand, Italien, war nicht in der Forschung beteiligt. „Wie die Autoren bestätigen diese Ergebnisse zeigen einen viel versprechenden Weg‘ eher, als dass Sie schlüssig: zusätzliche Arbeit, Verfeinerungen und mehr Patienten notwendig bleiben.“

Die Forscher sind nun zwei weitere Studien, bei Beth Israel Deaconess Medical Center und Boston Medical Center, testen Sie Ihr system in einem breiteren Spektrum von Patienten, einschließlich Personen, die Schlaganfälle erlitten haben. Neben der Unterstützung ärzte bewerten die Patienten, die Forscher hoffen, dass Ihre Technologie könnte auch helfen, mit der Forschung die Bemühungen um mehr darüber zu lernen, wie erhöhten ICP auf das Gehirn auswirkt.

„Es ist schon eine grundlegende Beschränkung des Studiums intrakraniellen Druck und seine Beziehung zu einer Vielzahl von Bedingungen, einfach, weil wir nicht haben eine genaue und stabile Weise zu erhalten, bei der Messung der Blutdruck,“ Heldt sagt.

Die Forscher arbeiten auch an einer Methode zur Messung der arterielle Blutdruck ohne einfügen von Katheter, die die Technologie einfacher zu implementieren, in jeder Lage.