Hệ thống quang phổ hồng ngoại gần di động để theo dõi não bộ của trẻ sơ sinh tại giường bệnh
Tóm tắt
Các trẻ sơ sinh có tình trạng sức khỏe nghiêm trọng được theo dõi tại các đơn vị chăm sóc đặc biệt dành cho trẻ sơ sinh (NICU). Trong NICU, một trong những vấn đề quan trọng nhất mà trẻ đối mặt là nguy cơ bị tổn thương não. Cần có việc theo dõi liên tục chức năng não của trẻ sơ sinh để ngăn ngừa bất kỳ tổn thương não tiềm ẩn nào. Loại hình theo dõi này không được làm ảnh hưởng đến việc chăm sóc đặc biệt cho trẻ. Do đó, nó phải không xâm lấn và di động.
Trong bài báo này, một hệ thống quang phổ hồng ngoại gần liên tục, giá thành thấp, vận hành bằng pin, có hai bước sóng dành cho việc theo dõi huyết động học liên tục bên giường cho não bộ trẻ sơ sinh đã được trình bày. Hệ thống này đã được thiết kế để tối ưu hóa tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) bằng việc tối ưu hóa các tham số đa bước sóng, với sự nhấn mạnh đặc biệt về các vấn đề an toàn liên quan đến chấn thương do bỏng. Việc cải thiện SNR bằng cách sử dụng toàn bộ dải động đã được thực hiện thông qua các sửa đổi trong mạch tương tự.
Từ khóa
#quang phổ hồng ngoại gần #theo dõi não bộ #trẻ sơ sinh #huyết động học #NICUTài liệu tham khảo
Villringer A, Chance B: Non-invasive optical spectroscopy and imaging of human brain function. Trends in Neurosciences 1997, 20(10):435–42. 10.1016/S0166-2236(97)01132-6
Strangman G, Boas DA, Sutton JP: Non-invasive neuroimaging using near-infrared light. Biological Psychiatry 2002, 52(7):679–93. 10.1016/S0006-3223(02)01550-0
Skov L, Brun NC, Greisen G: Neonatal Intensive Care: Obvious Yet Difficult Area for Cerebral Near Infrared Spectroscopy. Journal of Biomedical Optics 1997, 2(1):7–14.
Wyatt JS, Cope M, Delpy DT, Wray S, Reynolds EOR: Quantification of cerebral oxygenation and haemodynamics in sick newborn infants by near infrared spectrophotometry. Lancet 1986, 8515: 1063–1066. 10.1016/S0140-6736(86)90467-8
Chance B, Anday E, Nioka S, Zhou S, Hong L, Worden K, Li C, Murray T, Ovetsky Y, Pidikiti D, Thomas R: A novel method for fast imaging of brain function, non-invasively, with light. Optics Express 1998, 2: 411–423.
Siegel AM, Marota JJA, Boas DA: Design and evaluation of a continuous-wave diffuse optical tomography system. Optics Express 1999, 4: 287–298.
Schmidt FEW, Fry ME, Hillman EMC, Hebden JC, Delpy DT: A 32-channel time-resolved instrument for medical optical tomography. Review of Scientific Instruments 2000, 71: 256–265. 10.1063/1.1150191
du Plessis AJ: Near-infrared spectroscopy for the in vivo study of cerebral hemodynamics and oxygenation. Current Opinion in Pediatrics 1995, 7: 632–639.
Meek JH, Firbank M, Elwell CE, Atkinson J, Braddick O, Wyatt JS: Regional hemodynamic responses to visual stimulation in awake infants. Pediatric Research 1998, 43: 840–843.
Sakatani K, Chen S, Lichty W, Zuo H, Wang Y: Cerebral blood oxygenation changes induced by auditory stimulation in newborn infants measured by near infrared spectroscopy. Early Human Development 1999, 55: 229–236. 10.1016/S0378-3782(99)00019-5
Zaramella P, Freato F, Amigoni A, Salvadori S, Marangoni P, Suppjei A, Schiavo B, Chiandetti L: Brain auditory activation measured by near-infrared spectroscopy (NIRS) in neonates. Pediatric Research 2001, 49: 213–219.
Taga G, Asakawa K, Hirasawa K, Konishi Y: Hemodynamic responses to visual stimulation in occipital and frontal cortex of newborn infants: a near-infrared optical topography study. Early Hum Dev 2003, 75(Suppl):S203–10. 10.1016/j.earlhumdev.2003.08.023
Hintz SR, Benaron DA, Siegel AM, Zourabian A, Stevenson DK, Boas DA: Bedside functional imaging of the premature infant brain during passive motor activation. Journal of Perinatal Medicine 2001, 29: 335–343. 10.1515/JPM.2001.048
Cope M, Delpy DT: System for long-term measurement of cerebral blood flow and tissue oxygenation on newborn infants by infrared transillumination. Med Biol Eng Comput 1998, 26: 289–294.
Cope M: The Development of a Near-Infrared Spectroscopy System and Its Application for Noninvasive Monitoring of Cerebral Blood and Tissue Oxygenation in the Newborn Infant. University College London, London; 1991.
Boas DA, Franceschini MA, Dunn AK, Strangman G: "Noninvasive Imaging of Cerebral Activation with Diffuse Optical Tomography.". In In Vivo Optical Imaging of Brain Function. Edited by: Frostig RD. Boca Raton: CRC Press; 2002:193–221.
Wray S, Cope M, Delpy DT, Wyatt JS, Reynolds EO: Characterization of the near infrared absorption spectra of cytochrome aa3 and haemoglobin for the non-invasive monitoring of cerebral oxygenation. Biochim Biophys Acta 1988, 933(1):184–92.
Van der Zee P, Cope M, Arridge SR, et al.: Experimentally measured optical pathlengths for the adult's head, calf and forearm and the head of the newborn infant as a function of interoptode spacing. Adv Exp Med Biol 1992, 316: 143–153.
Hazinski MF: Pediatric Evaluation and Monitoring Considerations. In Hemodynamic Monitoring: Invasive and Noninvasive Clinical Application. Edited by: Darovic GO. Philadelphia, PA: W.B.Saunders; 2002:471–514.
Benaron DA, Kurth CD, Steven JM, Delivoria-Papadopoulos M, Chance B: Transcranial optical path length in infants by near-infrared phase-shift spectroscopy. J Clin Monit 1995, 11(2):109–17. 10.1007/BF01617732
Yamashita Y, Maki A, Koizumi H: Wavelength dependence of the precision of noninvasive optical measurement of oxy-, deoxy-, and total-hemoglobin concentration. Med Phys 2001, 28(6):1108–14.
Bozkurt A, Onaral B: Safety assessment of near infrared light emitting diodes for diffuse optical measurements. BioMedical Engineering OnLine 2004, 3: 9. 10.1186/1475-925X-3-9