Überwachung der zerebralen Oxygenierung
Zerebrale Oximetrie
Zerebrale Oximeter erhalten kontinuierliche, nichtinvasive zerebrale Oxygenierungswerte mithilfe der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS). Ein Zerebroximeter-Setup besteht aus einer Oximetersonde, die an ein Monitorkabel angeschlossen ist, das an einen Zerebroximeter-Monitor angeschlossen ist. Im Allgemeinen können die meisten Zerebroximeter zwei bis vier Oximetersonden mit entsprechenden Monitorkabeln unterstützen. Oximetersonden können überall auf dem Kopf platziert werden, am häufigsten jedoch auf der Stirn, wo am wenigsten Haare vorhanden sind. Die Oximetersonde umfasst eine faseroptische Lichtquelle und Lichtdetektor (e). Abhängig vom zerebralen Oximeter geben faseroptische Stränge eine Lichtverstärkung durch stimulierte Emission von Strahlung oder Licht emittierende Dioden frei. Emittierte Lichtwellenlängen werden von der Lichtquelle gesendet, die den Schädel und das Großhirn durchdringt, und der Lichtdetektor (die Lichtdetektoren) empfängt das Licht, das während des Lichtwegs durch den Schädel und das Großhirn nicht absorbiert wird. Die im Gehirn vorhandene Sauerstoffmenge ist die Differenz zwischen der von der Sonde gesendeten und empfangenen Lichtmenge, die durch den auf dem Bildschirm angezeigten Sauerstoffanteil angezeigt wird. Jedes Zerebroximeter misst jedoch die zerebrale Oxygenierung aufgrund der Anzahl der verwendeten Lichtwellenlängen und der Tatsache, ob das Oximeter Trends oder Absolutwerte misst, geringfügig unterschiedlich.
Trend cerebral oxygenation monitoring konzentriert sich mehr auf die Menge der Änderung von einem etablierten Baseline cerebral oxygenation Wert, während absolute cerebral oxygenation Monitoring konzentriert sich mehr auf die Bedeutung der zerebralen oxygenation Wert. Beispielsweise könnte eine Abnahme der zerebralen Sauerstoffversorgung von 80% auf 70% für die Trendüberwachung von Belang sein, da die zerebrale Sauerstoffversorgung um 10% gesunken ist. Wenn jedoch mit einem absoluten Zerebroximeter überwacht wird, ist eine Änderung der zerebralen Sauerstoffversorgung um 10% möglicherweise nicht besorgniserregend, wenn ein etablierter Referenzbereich für diesen Patienten 65% bis 80% beträgt.
Zerebroximeter berechnen die zerebrale Sauerstoffversorgung mithilfe der NIRS-Technologie basierend auf einer modifizierten Lichtabsorptionstheorie, dem Beer-Lambert-Gesetz. Nach dem Beer-Lambert-Gesetz kann eine Menge einer Substanz oder Verbindung, in diesem Fall Sauerstoff, dadurch bestimmt werden, wie viel Licht die Substanz absorbiert. Theoretisch nimmt die Intensität einer Lichtquelle ab, wenn eine absorbierende Substanz den Lichtquellenweg vermittelt, und je mehr Licht von einer Substanz absorbiert wird, desto mehr Substanz ist vorhanden. Die Länge, die das Licht von der Lichtquelle zu den Lichtdetektoren zurücklegt, bestimmt den Lichtwegabstand. Dieser Wert wird basierend auf der Größe und dem Hersteller der Pulsoximetersonde festgelegt.
Sauerstoff kann an den Hämoglobinspiegel gebunden oder ungebunden sein, der auch als oxygeniertes Hämoglobin bzw. desoxygeniertes Hämoglobin bezeichnet wird, wobei jeder Hämoglobinspiegeltyp unterschiedliche Lichtwellenlängenmengen absorbiert. Es wird angenommen, dass oxygenierte und desoxygenierte Hämoglobinspiegel in Gefäßen und Gewebesauerstoffkonzentrationen, die die zelluläre Sauerstoffversorgung widerspiegeln, alle Sauerstoffquellen im Gehirn umfassen. Diese Werte sind zu einem bestimmten Zeitpunkt unbekannt und müssen zusammen mit gewichteten Algorithmuswerten für arteriellen, venösen und kapillaren Sauerstoff berechnet werden, um zerebrale Sauerstoffsättigungswerte zu erhalten. Lichtwellenlängen innerhalb des nahinfraroten Lichtspektrums (650-900 nm) sind die einzigen Lichtwellenlängen, die stark genug sind, um durch den Schädelknochen zu gehen und das Vorhandensein einer Sauerstoffversorgung des Hirngewebes zu erfassen. Darüber hinaus sind der sauerstoffhaltige Hämoglobinspiegel, der sauerstoffarme Hämoglobinspiegel und die Sauerstoffversorgung des Gewebes (Cytochrom aa3) die einzigen Substanzen im Gehirn, die die Lichtabsorption ändern können, wenn sich der Sauerstoffgehalt ändert. Schließlich berechnen proprietäre Formeln die Unterschiede zwischen dem vom sauerstoffhaltigen Hämoglobinspiegel absorbierten Licht, dem sauerstoffarmen Hämoglobinspiegel und dem Gewebesauerstoff, um einen Prozentsatz des zerebralen Sauerstoffs anzuzeigen, der in diesem bestimmten zerebralen Lichtquellenweg vorhanden ist. Diese Gleichung teilt die Menge des sauerstoffhaltigen Hämoglobinspiegels durch den Gesamthämoglobinspiegel, um einen Prozentsatz der zerebralen Sauerstoffversorgung zu berechnen (siehe Tabelle 1).
Es gibt eine zunehmende Anzahl von Zerebroximetern für Säuglinge auf der ganzen Welt und inländische Prototypen nur für Forschungszwecke. Derzeit gibt es zwei Zerebroximeter Food and Drug Administration in den Vereinigten Staaten für den Einsatz in der Säuglingsbevölkerung zugelassen: das INVOS-System von Somanetics Corporation (Troy, Michigan) und das FORE-SIGHT Cerebral Oximeter von CAS Medical Systems (Branford, Connecticut). Geeignete Sonden in der Größe für Säuglingsköpfe und die Zulassung der Food and Drug Administration, wenn sie für die klinische Versorgung verwendet werden, erhöhen die Geräteoptionen. Der INVOS ist ein Trendmonitor für die zerebrale Sauerstoffversorgung, während der FORE-SIGHT als absolutes Maß für die zerebrale Sauerstoffversorgung angesehen wird. Die mit dem FORE-SIGHT Cerebral Oximeter gemessene zerebrale Sauerstoffversorgung besteht zu 70% aus venösem und zu 30% aus arteriellem Blut, während das INVOS ein Verhältnis von 75% venösem und 25% arteriellem Blut verwendet. Um diese Zerebroximeter zu validieren, Ein Vergleich der Serumblutwerte war erforderlich, damit bekannt ist, ob die zerebrale Sauerstoffversorgung ähnliche Sauerstoffmengen im Blut widerspiegelt. Außerdem, wegen der gemischten vaskulären Natur der zerebralen Oxygenierung, Die Validierung der zerebralen Oxygenierung umfasste Blutproben aus beiden Gefäßen, die von Säuglingen bei extrakorporaler Membranoxygenierung am einfachsten zugänglich waren. Eine kleine Anzahl von Studien Test Gültigkeit und Zuverlässigkeit in diesen beiden Zerebroximeter-Maschinen. Diese Studien zeigen jedoch eindeutig, dass diese beiden Geräte nicht empfindlich auf die gleichen Veränderungen der zerebralen Sauerstoffversorgung reagieren. Daher ist beim Vergleich der zerebralen Oxygenierungswerte zwischen diesen und anderen Oximetern Vorsicht geboten, da die Werte anscheinend nicht ähnlich sind.
