脳酸素化と灌流パターンの早期情報による周産期脳の神経保護
Aug 30, 2023
抽象的な：
脳灌流/酸素化の異常なパターンは、神経細胞の損傷と関連しています。 早産児では、低酸素血症、低/高炭酸ガス血症、脳自動調節の欠如が脳室周囲出血や白質損傷に関連しています。 正期産新生児の周産期低酸素性虚血後の再灌流障害は、脳の過酸素化に関連していると考えられます。 生体組織は近赤外 (NIR) 光を透過するため、NIR 分光法 (NIRS) は脳の酸素化と灌流を監視するための非侵襲的なベッドサイド ツールです。
脳灌流とは、脳細胞の正常な代謝を維持するために、血管を通じて脳に酸素と栄養素を供給することを指します。 記憶とは、人間が感覚を通じて情報を受け取った後に脳に情報を保存し、反映して思い出すことができる能力を指します。
脳灌流は記憶と密接に関係しています。 十分な血中酸素と栄養素は、ニューロンの正常な動作を刺激し、脳の代謝率を高め、記憶力を向上させます。 脳灌流が多すぎたり少なすぎたりすると、脳細胞が「飢餓」または「過飽和」の状態になり、脳細胞の正常な代謝に影響を及ぼし、記憶力に悪影響を及ぼします。
「方法を知る」をクリックします。記憶力を向上させる
適切な脳灌流を維持するにはどうすればよいですか? まず最初にすべきことは、健康を維持し、健康的な食事と生活習慣を確立し、定期的な運動を維持し、十分な睡眠をとることです。 第二に、前向きな姿勢を保ち、社会活動や文化活動に頻繁に参加し、脳を活発で創造的に保ちます。 最後に、良好な精神状態を維持し、過度の不安や憂鬱を避け、ストレスや問題に積極的に対処します。
総合すると、健康な脳灌流を維持することは、脳の健康に有益であるだけでなく、記憶力と創造性も向上します。 これからも健康的な生活習慣を確立し、生活や仕事に積極的に取り組み、健康で元気な人間になりましょう。 記憶力を向上させる必要があることがわかります。 カンカは記憶力を向上させることができます。カンカは多くのユニークな効果を持つ伝統的な漢方薬の素材であり、そのうちの 1 つは記憶力を向上させることです。 ひき肉の効能は、カルボン酸、多糖類、フラボノイドなどを含む、ひき肉に含まれるさまざまな有効成分によるものです。これらの成分は、さまざまな経路を通じて脳の健康を促進します。
このレビューは、脳損傷を軽減する可能性がある異常な脳酸素化/灌流パターンの早期評価と誘導に焦点を当てています。 正期産児の場合、初期の脳酸素化パターンは、治療 (低体温) や追加治療を考慮すべきかどうかを決定するのに役立ちます。 心拍数、呼吸数の同時推定と統合、および脳の自己調節のモニタリングを可能にする（機能的）NIRS の使用など、NIRS 関連のさらなる技術進歩についても議論します。
キーワード:
脳酸素化モニタリング。 近赤外分光法。 神経保護; 神経モニタリング。 脳灌流。 脳の自動調節。
1. はじめに
周産期脳損傷の軽減と予防は、特にストレス軽減（早産児）、中等度の低体温（満期新生児）、および薬物療法（追加）療法に焦点を当てています[1-3]。 しかし、異常な酸素化および/または灌流パターンは脳損傷に先立って起こることがよくあります。 極度早産児および超早産児（それぞれ在胎週数 28 ～ 32 週と 28 週未満で生まれた）における脳室周囲出血（PIVH）の発生と拡大。一方、重度かつ持続的な低酸素血症または高酸素血症が白質損傷（WMI）に先行することがよくあります。この脆弱な新生児グループでは。
同様に、周産期低酸素虚血または出生時仮死を経験する正期産新生児は、（早期）脳過酸素化、脳自動調節機能の喪失、およびその後の灌流障害を経験しており、さらなる脳損傷と有害な年間転帰、さらには死亡に関連しています[6 -8]。 したがって、可能であれば、発達中の脳への損傷を予防または少なくとも軽減するために、誤った脳酸素化および/または灌流パターンを早期に特定することが、タイムリーな矯正介入にとって重要である可能性があります。
生体組織はスペクトルの近赤外光部分 (700 ～ 1000 nm) に対して透明であり、その後の酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンによる吸収により、(連続波) 近赤外分光法 (NIRS) は、重要な物質を非侵襲的にモニタリングするための理想的なベッドサイド ツールとなります。発達中の脳の酸素化と灌流の変化[9-12]。 頭の皮膚に取り付けられたNIRSセンサーの到達範囲内で、動脈血、毛細血管血、静脈血の混合物（通常、それぞれ約25～5～75%の比率）中の局所的な脳飽和度（rScO2）を測定します。 [9]。 通常、発光オプトードと受光オプトードの間のバナナ形の領域が測定されます。 近赤外光の最大侵入深さは、少なくともオプトード距離が 4 cm 以上の場合、2 ～ 3 cm です [13]。
少なくとも早産児では、白質と灰白質の両方が「音響化」されることが予想されます。 正期産の乳児を扱う場合、これは簡単ではないかもしれません。 異なる脳領域の酸素化は非常に均質であるようであり、我々が調査したように実質的な差異はなかった[14]。これは、単一のセンサーの配置が全体的な rScO2 の決定に信頼できることを示唆している。 臨床的に使用されている NIRS 装置は絶対値ではなく rScO2 の「傾向」または変化を監視していると述べておくことが重要です。 以前の研究では、市販のデバイスの精度は約 5.2% (測定を繰り返し試行しても同じ値を測定できる能力) であることが示されています [9、10、15]。 さらに、異なる基本的な仮定またはアルゴリズムに基づいて、利用可能なさまざまなデバイスによる rScO2 の読み取り値に非常に大きな違いが存在することがあります [10、16]。 しかし、新生児の rScO2 の「正常な」値は 55 ～ 85% であることは広く受け入れられています [17,18]。 いくつかの実験および臨床研究では、rScO2 値が 40 ～ 45% 未満の状態が継続すると、発達中の脳の酸素代謝が損なわれ、神経損傷を引き起こす可能性があることが示されています [19-22]。
NIRSが決定した脳酸素化の正確さについては懸念があるにもかかわらず、この非侵襲的な方法でベッドサイドで未熟な脳の酸素化を「傾向監視」することは、臨床ケアに関連すると考えています。 rScO2 値の（持続的な）異常パターンと NIRS 由来の脳酸素抽出を早期に認識することは、脳の酸素化と灌流の脱線を反映している可能性があり [15、23、24]、可能であれば精力的かつ迅速な修正が未熟な脳を保護する可能性があります。
次のセクションでは、極早産児 [15] および周産期低酸素症と虚血を経験した正期産児 [8] における NIRS で監視される酸素飽和度シグナル (パターン認識) の早期評価という臨床ケアの考えられる利点に焦点を当てます。 。 心拍数、呼吸数、振幅積分脳波(aEEG)などの他のモニタリングパラメータとの統合などのさらなる改良点や、NIRS信号と血圧を統合して評価する利点(血圧の欠如)について簡単に説明します。 ）脳の自動調節。
2. 早産児の脳損傷のメカニズムと脳酸素化
超早産新生児では、PIVH は有害な（運動）発達転帰と死亡の最も重要な理由の 1 つであり、この集団における発生率は最大 45% です [25,26]。 ほとんどの場合、出血は胚基質に限定されるか、側脳室への中程度の広がりを伴います (乳頭分類 [27] によれば、それぞれグレード I および II)。 少数は、より大きなPIVH、グレードIII（拡張した脳室内の大量の血液）、または脳室周囲の脳実質への血液の拡大（グレードIVまたは静脈梗塞）にまで発展します。 PIVHの病因は多因子であり、周産期に発症したPIVHおよび/または生後12時間以内に発症したPIVHは、炎症誘発性サイトカインおよび酸化種の形成と強く関連しているようである[28、29]。
しかし、ほとんどの PIVH は生後 3 日間またはそれ以降に発症し、拡大します。 生殖基質の微小循環における血管の未熟 [30] と、呼吸窮迫症候群 (IRDS) による pCO2 および/または低酸素の急激な増加による脳灌流の大幅な増加 (および変動) が組み合わさることが多い [31,32] 、PIVHの発症と、より重篤な段階（つまり、グレードIIIおよびIV）への拡大に向けて脳を設定します[28、33]。 この点で重要なのは、血管内の CO2 が脳抵抗血管構造の血管周囲空間に非常に迅速に拡散し (重炭酸塩とは対照的に、血液脳関門は重炭酸塩に対して比較的不透過性である [34])、そこで血管周囲の pH を低下させ、急性血管拡張を誘発することです。 [32]。 これらの極度に未熟な新生児の脳血管床の脆弱な自己調節能力は、高炭酸ガスの血管拡張効果によってさらに引き起こされます。 これにより、血圧受動的脳循環が脳灌流の変動、低血圧時の低酸素症のエピソードの可能性、および既存の出血の拡大に寄与する可能性がある[35,36]。
脳の過（低）灌流／酸素化および／または脳血流の変動パターンを予防または早期に認識してダウンチューニングすることにより、PIVHの発生および拡大を潜在的に低減または予防できる可能性があることは明らかである。 この点で、動脈血二酸化炭素レベルを正常範囲内（つまり 35 ～ 50 mmHg）で安定させることを目指すことが特に重要です。 これらの脆弱な新生児グループにおいて、出生後できるだけ早く、できればすでに蘇生テーブルに載っている、少なくとも生後 4 日目までに、NIRS で測定された rScO2 を使用して脳酸素化パターンをモニタリングすることで、早期の時点で臨床医に高炭酸ガス血症誘発性の警告を発することができます。過酸素化/過潅流[25,35]、および未熟な脳の酸素化/過潅流下で誘発される低酸素症または低炭酸ガス血症[32]。 田村らによるごく最近の研究。 [37] は、分娩室での高炭酸ガス血症が早産児の大規模コホートにおけるすべてのグレードの PIVH の発生と関連していることを示した。
Alderliesten et al. [35] showed supranormal rScO2 values [17] during 24 h preceding PIVH in a case–control study of 650 preterm infants below 32 gestational weeks. In the same study, it was shown that the combination of hyperoxygenation (hyperperfusion) and loss of autoregulation preceded the extension of PIVHs to a higher grade. It was also reported that inotropes were related to loss of cerebral autoregulation (defined as a moving correlation >0.5 rScO2 と平均動脈圧の間)。 コヒーレンスや伝達関数ゲインなどの脳の自動調節の有無を記述するための、より正確な可能性のある他の数学モデルは、その臨床的関連性について集中的に研究されており[38]、この論文の別のセクションでより詳細に説明します。 734 人の早産児コホートを対象とした補正月齢 15 か月および 24 か月での追跡調査では、2 歳時点での低い rScO2 値と有害な神経発達転帰との関連が示された [39]。 NIRSでモニタリングされたrScO2を用いた185人の極早産新生児を対象とした最近の前向き研究では、長期にわたる大脳不飽和化があらゆるグレードのPIVHの発生と関連していることが示された[40]。
したがって、動脈二酸化炭素および脳酸素飽和度レベルを迅速に正常化し、脳血管床の自動調節能力の欠如による脳灌流の大きな変動を防ぐための早期介入（「手を離す」政策および/または鎮静）がおそらく有効となるでしょう。 PIVHの発生率とその重症度を低下させます[41]。 これまでのところ、脳酸素化が28週間未満で生まれた166人の早産児をNIRSでモニタリングした（研究グループ）か否か（対照グループ）を対象とした、前向きランダム化介入研究は1件のみで、生後間もない低酸素または高酸素のエピソードを軽減することを目的としている。余命3日 [42] 。 モニターに盲検化された乳児とは対照的に、モニターされた乳児は低酸素症および/または高酸素症の負担を軽減し、ほとんどが正常範囲内(55～85%)のより安定した脳酸素飽和度を示したことが報告されている[17]。 これにより、特に重度の PIVH (グレード III および IV) の発生率が減少しました [43]。
嚢胞性心室周囲白質軟化症の発生率は現代の新生児集中治療室では大幅に減少しているが、MRI研究によれば、びまん性白質損傷（dWMI）は超早産児および超早産児の約50％で発生している[44,45]。 希突起膠細胞の非常に脆弱な前駆細胞の成熟の中止と髄鞘形成の停止が DWI の原因であり [46]、この患者グループの神経発達転帰が最適以下である非常に重要な理由であることが示唆されている [47]。 dWMI は、多くの場合、母親および/または胎児の感染症または胎児の低酸素症に関連しており、炎症誘発性サイトカインや希突起膠細胞前駆体の発達を妨げるミクログリアの活性の増加を引き起こします[48]。 しかし、出生後の問題、特に虚血の有無にかかわらず低酸素症も DWI と強く関連しています。 出生後に比較的重要な役割を果たすのは、急性低炭酸ガス血症（および程度は低いが高酸素症）であり、結果として低灌流を伴う脳血管床の瞬間的な血管収縮を引き起こし、酸素供給量の低下を引き起こす[5,32]。 安定しているが人工呼吸器を使用している乳児における特に異常に低いrScO2値は、未熟な脳の虚血性低酸素性損傷を引き起こす換気誘発性低炭酸ガス血症の疑いがある[49]。 NIRSで監視される脳酸素化、動脈血酸素飽和度、呼気終末CO2モニタリングの組み合わせは、新生児集中治療室の標準的な臨床治療でますます使用されており、低炭酸ガス誘発性WMIに対する強力な予防策となる可能性がある。
長年にわたる血行力学的に動脈管開存症（hsPDA）の場合、特に動脈管の（外科的）閉鎖に関する期待的な政策が主流になっている現在では、ある程度の注意も正当化される[50,51]。 hsPDAは、発達中の未熟な脳の灌流/酸素化下で潜在的に脳に送られるはずだった血液の管からの盗みを引き起こし、代謝要求と一致しない可能性がある[52]。 hsPDA の比較的多数の乳児集団を対象とした研究では、rScO2 の値が異常に低く、多くの場合 45% を下回っていることがわかりました (つまり、「正常」値の下限である 55% を大幅に下回っています [17])。 40 ～ 45% 未満の持続的な値は脳損傷に関連していると報告されています [19,53]。 実際、我々は、一方では低脳酸素化とhsPDAの持続時間、他方では特に代謝が著しく高い脳領域である特に小脳の容積の低下との間に関連性があることを発見した[53-55]。 この発見は、これらの未熟な新生児の小脳の成長に対する hsPDA の悪影響を報告した以前の研究を裏付けました [22,56]。 これは、長年使用されている hsPDA が以前に信じられていたほど無実であるとは限らないことを示唆しています。 私たちのNICUでは、hsPDA脳酸素化の兆候のあるすべての乳児が、上で説明した理由から監視されます。
未熟児の「低血圧」の定義は、主に在胎週数よりも低い平均動脈圧として定義されており、陽性変力薬による過剰治療に取って代わられています。 いくつかの研究は、これらの「低血圧」期間中に臓器系の機能不全、代謝性アシドーシス、またはNIRSで監視される脳の酸素不足の兆候が見られないことを報告している[35,57]。 さらに、長期的な発達転帰は、低血圧のない乳児と比較して差がなかった[57,58]。 現時点では、NIRS で決定された脳の酸素化が正常範囲内にあり、全身的な灌流不足やアシドーシスの兆候がない場合、「低血圧」に対する私たちの方針は期待できます。
NIRS でモニタリングされた脳酸素化が未熟な脳への損傷の予防に役立つその他の問題としては、貧血と低血糖があります。ヘモグロビン値が 6 mmol/L 未満の貧血は、早産脳の適切な酸素化に影響を与えると報告されています [59]。一方、重度の低血糖は、これは、代謝、ひいては酸素利用の妨げとなるグルコースの枯渇による脳酸素化レベルの自発的増加によって認識される[60]。
3. 正期産児の脳損傷のメカニズムと脳酸素化
周産期仮死による低酸素性虚血性脳症（HIE）は、神経発達への悪影響と新生児死亡率の主な原因である[61]。 神経細胞の損傷は、実際の（主に胎児の）低酸素エピソード中に興奮性神経伝達物質の過剰な形成により発生しますが、神経細胞への深度のカルシウム流入は、出生仮死誘発性脳の重要な部分である細胞膜への急性の酸化的損傷を引き起こします。損傷は生後48～96時間の間に起こり、数週間続くこともあり、出生時の再灌流と再酸素化によって始まる[62]。 リン核磁気共鳴分光法では、出生時の再灌流/再酸素化後の最初の数時間は脳の酸化代謝は正常であるが、二次的な脳エネルギー不全が生後10～12時間後に始まり、生後24～72時間で最大になると考えられ、実質的な追加の脳損傷[22、62]。
再酸素化によるフリーラジカル、一酸化窒素、その他の有毒化合物の生成は、神経細胞への急性損傷を引き起こすだけでなく、炎症誘発性サイトカイン生成の活性化も引き起こし、二次的な脳エネルギー不全や栄養因子の減少を引き起こす[63]。 二次エネルギー障害によるこの遅れた損傷は、二次エネルギー障害と付随する脳損傷に寄与する重要な有毒物質であるフリーラジカルおよびニトロソ化ストレスを予防および/または除去することによって脳損傷の軽減を達成できる「治療」の窓を提供します。 これまでのところ、出生仮死後の再灌流障害を軽減する確立された治療法は、72 時間 33.5 °C までの中等度の低体温療法だけです。 しかし、薬理学的な神経保護化合物（の組み合わせ）による追加療法が現在研究されている。低体温療法と薬理学的な化合物の組み合わせは、出生時仮死関連の脳損傷のさらなる軽減に寄与する可能性が非常に高いと思われる[63]。
出生時仮死による発育中の脳の再酸素化・再灌流障害を最適に軽減、あるいは予防するには、出生後治療の恩恵を受ける乳児を選択することが重要です。 この選択は、この「治療」期間（人生の最初の6時間といわれている期間）のできるだけ早く行う必要があります。
Abnormally high values of rScO2 (>周産期に中等度および重度の窒息を起こした新生児の生後 72 ～ 96 時間は 80%)、これはおそらく二次エネルギー不全と進行中の脳損傷による酸素利用の低下を示しており、高い的中率を伴う長期の神経発達の悪影響に関連していると考えられます。早ければ生後3時間で発症する[8,64,65]。 したがって、rScO2 のパターンは、脳損傷を軽減するために (追加の) 神経保護療法が必要かどうかを判断するための魅力的な非侵襲的手段となり得ます。 on) 療法は、治療の有益な効果を示す可能性があります。
現在、新生児集中治療室の臨床ケアで標準的に導入されている頭蓋超音波検査などの神経画像技術や、新生児脳の（高度な）MRI が近年大幅に改善されたため、周産期動脈虚血性脳卒中（PAIS）が以前よりも頻繁に発生するようになったと考えられます。報告されており、新生児の少なくとも 1:2300 に発生率があり、もはや珍しい合併症ではありません [66]。 PAIS は主に生後数日間に発作を伴って現れ、脳麻痺や認知障害、運動障害を引き起こす可能性があります [67,68]。 神経保護/神経再生治療の選択肢は最近まで存在せず、治療は主に抗てんかん療法に限定されていました。 しかし、現在では、エリスロポエチンや間葉系幹細胞などの神経栄養物質を使用して神経再生を促進するなど、有益な可能性のある早期の神経保護介入戦略が報告されている[69,70]。
神経モニタリング、つまり、NIRS でモニタリングされる脳酸素化と振幅積分脳検査 (EEG) の組み合わせは、PAIS において重要な予後価値を持っています [71]。 さらに、rScO2 電気的バックグラウンドパターンの初期パターンと aEEG の睡眠サイクルは、神経保護介入の恩恵を受ける可能性のある PAIS の新生児の特定や、これらの介入の有益な効果の評価におそらく有用である [71]。 rScO2 は、対側と比較して、罹患した脳半分で大幅に高く、おそらく罹患した半球における贅沢な灌流を示しています [72,73]。 この差の大きさと期間は神経発達の転帰に関連していた[71]。 同様に、影響を受けた脳の半分のaEEG由来の電気的背景（連続的な正常な電圧）が正常になるまでの時間は、健康な脳の半分と比較して長かった。 患側の電気的バックグラウンドパターンが正常化するまでの時間も、神経発達の転帰と関連していた[71]。 神経保護介入により、これらの非対称性の持続期間が短縮され、治療効果が示される可能性があると考えられます。 ただし、この仮定はまだ調査されていません。
表 1 は、一方では早産脳損傷および正期産後脳損傷の性質と、他方では脳酸素化のパターンとの関連性をまとめたものです。
4. マルチモーダル脳酸素化モニタリングの将来の展望: 臨床現場における周産期脳の神経保護に何が追加できるでしょうか?
早産児および程度は低いが満期新生児における脳酸素化パターンの NIRS 由来のモニタリングには、上で示したように否定できない神経保護の可能性があります。 しかし、NIRS 由来の酸素化、脳灌流、脳自動調節の監視に関する応用研究は、臨床ケアの改善という最終目標に向けて急速に進歩しています。
この観点から、私たちは、間もなく臨床応用につながる可能性のある周産期NIRS研究における2つの重要な進展について議論したいと思います。それは、全身（血行力学的および酸素化）変数をNIRS信号に結び付けることを目的とした脳血行力学的調節の適切な評価です。 他の使用可能な生理学的変数へのサージとアーチファクト検出のための NIRS 由来の強度信号のより詳細な分析については、以下のセクション 5 と 6 でレビューします。
5. NIRS 信号を使用した脳血行動態調節の評価
脳血行動態の調節に関しては、脳血管自動調節 (CVAR)、つまり圧力流反応性のメカニズムを考慮する必要があります。 脳のこの特性には、全身血圧 (BP) に関係なく、ただし限られた範囲の血圧値内に脳血流を一定レベルに維持するという最終目標があります [74,75]。 血圧が低すぎる (または高すぎる) 場合、細動脈を介した CVAR メカニズムはもはや経壁圧を調節できなくなり、脳内の血流はそれぞれ減少または増加します [76] (を参照)図1）。
正期産児は機能的な自己調節と血管反応性を持っていますが、早産児は脳血管系が未発達な状態で生まれます[74,77]。 これが、（超）早産児が PIVH または白質損傷につながる血行力学的不安定性、つまり脳損傷の高いリスクにさらされているという事実を考慮すると、CVAR の研究が重要になる理由です [78]。上でも述べています。 このため、脳組織の酸素化のオンライン評価とモニタリングは、自己調節機構の状態と組み合わせて、脳損傷やさらなる神経発達障害の予防の最前線で最も重要である[39,79]。
血圧と脳血流 (CBF) の関係を継続的に評価することにより、CVAR のメカニズムを評価することが可能です [75]。 CBF を測定する直接的かつ非侵襲的な方法はなく、動脈血酸素飽和度 (SaO2) が一定であると仮定すると、NIRS 信号を CBF 変化の代用として使用して、脳の酸素飽和度 (rScO2) に関する情報を提供できます。 [39,80,81]。 rScO2 シグナルを観察することにより、突然の変化を検出し、最終的にはそれらを血圧の変動に関連付けることが可能になり、したがって、自己調節のダイナミクスの有無を特定し、すでに上で示唆されているように干渉する可能性を提供します [74]。
この分析の最初のステップは、データのフィルタリング、アーティファクトの除去、SaO2 補正などの前処理段階に焦点を当てています [39]。 このステップを実行すると、時間領域または周波数領域での分析という 2 つの主なアプローチが可能になります。 時間領域分析では、短い連続セグメントにわたる血圧と rScO2 の間の相関関係が計算され、その後、対応する血圧値に従って平均化および分布することができるため、血圧値の「ビン」ごとに 1 つの相関値が得られます [80、82-84] 。 周波数領域分析でも、特定の周波数帯域に焦点を当てて、これら 2 つの信号間の関係を調査します [39]。 これは、CVAR が異なるタイムラグを持つ応答で構成されている可能性があり、したがって血圧と rScO2 の変化の間の遅延を考慮すると、利点となる可能性があります [39]。 これらの方法の 1 つは、伝達関数 (TF) に焦点を当て、信号のパワー スペクトル密度 (PSD) を分析します。PSD は、対象となるセグメント内のそれぞれの異なる周波数の存在を表します。 これから、入力信号 (BP) の変化が出力信号 (rScO2) に与えた影響を示す TF ゲインを評価することができ、したがって CVAR が実際に存在したかどうかを評価することができます [39,77] 。 別の分析方法はコヒーレンスです。この関数は、周波数領域で考慮されている 2 つの信号 (BP と rScO2) の線形性を測定し、注目しているシステムの入力と出力の間に線形関係があるかどうかを示します [39,76, 77、80、84]。
上で説明したすべての方法において、分析対象となるエポックの長さを考慮する必要があります。これは、エポックが短いほど、分析のサブウィンドウの数が少ないため、ノイズの多い値が生成される可能性がありますが、エポックが長すぎると、 CVAR に関するものよりも多くの非定常セグメントが存在するため、より低い値が生成され、結果が妨げられます [84]。 臨床ケアの観点からのもう 1 つの要素は、これらの方法では、信頼できる結果を提供するために十分に連続的で安定した信号が必要であることを心に留めておくことが重要です [85]。
したがって、最適な分析方法やベッドサイドでの適切なオンラインモニタリング方法についてまだ合意が得られていないとしても、私たちは常に安定した CVAR メカニズムを目指す必要があります。
上で紹介した方法にもかかわらず、理想的な（オンライン）システムは対象となる人口や早産児の年齢に関係なく簡単に再現できる必要があるため、世界的なコンセンサスはまだ得られていません。 CVAR評価に関する進行中の研究は、CBFとrScO2をモニタリングする世界的に受け入れられたツールまたは方法の実証にも焦点を当て、これらの信号の変化と神経発達の結果との関係を確認する必要がある[76]。
6. NIRS 由来の強度信号と信号品質評価の重要性
NIRS 技術を使用すると、受信機によって測定された光の強度からさまざまな情報を取得できます。 上で述べたように、脳酸素化 (rScO2) は、臨床応用で NIRS を使用するときに取得される最も一般的な情報です。 ただし、NIRS 由来の強度信号は、脳酸素化の推定とは別に、いくつかの有用な追加の機能的および生理学的情報を提供します。 強度信号は、酸化ヘモグロビン (O2Hb) および脱酸素化ヘモグロビン (HHb) の濃度変化に変換でき [86]、これを使用して、さまざまな脳領域における脳の血行力学的反応を決定できます [86–88] ]。 強度と濃度の信号には、心臓の拍動、呼吸、血管運動作用などの生理学的情報が含まれています [89-92]。 図 2 は、O2Hb 信号と HHb 信号の例を示しています。心拍数は約 0.4- 秒の時間間隔で視覚的に確認できます。また、Artinis 脳酸素濃度計 (TOM、Artinis) によって測定された rScO2 も表示されます。 Medical Systems BV、エルスト、オランダ)。
6.1. NIRS 由来の心拍パターン
NIRS 信号の最も顕著な生理学的情報は、ここで説明する心拍によって引き起こされる拍動性の変動です。 NIRS 信号内のこの情報により、心拍数 (HR) を抽出できます。 いくつかの研究では、NIRS から得られた HR と、心電図および光電脈波検査から抽出された HR との互換性が示されています [93-95]。 さらに、NIRS から得られる HR は、身体的および精神的にストレスの多い条件下では、PPG または ECG から得られる HR よりも豊富な情報源であることが示されています [92、94-96]。 NIRS 信号から HR を導出することは、この情報を記録するために余分な電極を使用する必要性を排除できるため、新生児にとって非常に有用です [97]。 余分な電極を排除すると、電極の配置によって引き起こされる物理的ストレスから新生児が解放され、損傷のリスクが潜在的に軽減されます [98]。
NIRS 信号内の HR および脳の血行動態情報は、脳と心臓の両方の機能が変化するさまざまなアプリケーションで融合できます。 たとえば、これらを組み合わせて、（身体的）ストレスを正確に評価することができます [92,94,97]。 さらに、NIRS から HR 情報を抽出すると、血行動態応答モデルの曖昧さを軽減できます [96、99-101]。 抽出された HR 情報は、NIRS 信号内のさまざまな生理学的成分を表すモデルの一部で既知の生理学的用語として使用できます。 これにより、血行力学的反応モデルが改善され、臨床現場での脳の血行力学的反応推定の精度が向上します。
6.2. 信号品質評価
NIRS 技術では、NIR 光は脳に当たる前に、頭蓋内層や頭蓋外層を含むさまざまな組織層を通過します。 頭蓋外層のいくつかの要因は、透過光の光路に直接影響を与えます。 たとえば、頭皮の厚さ、皮膚の性質、髪の有無と色によって、頭を通過する光が妨げられる可能性があります (102,1031。その結果、NIRS センサーと頭皮の間の結合が低下し、NIRS 信号の品質が低下します)。 (104).これにより、誤った解釈が生じ、その結果、解析で誤った結果が得られる可能性があります。したがって、信号を解析する前に NIRS 信号の品質を評価することが重要であり、これにより統計解析の信頼性が高まり、誤った解釈が減少します。
NIRS 信号の品質を評価するために、信頼性の高いセンサーと頭皮の結合の主な指標として、強力な心臓成分の存在がよく使用されてきました [105-108]。 信頼性の高いセンサーと頭皮の結合により、NIR 光が頭蓋内層と頭蓋外層の両方を通過することが保証されます。 その結果、受信した光 (NIRS 信号) には、両方の層からの脳の血行力学的情報と生理学的情報が含まれます。 したがって、NIRS 信号における最も顕著な全身情報である心拍の存在は、センサーが頭皮に適切に結合されており、十分な光が脳に当たって受信機に後方散乱されていることを示します。 この知識により、NIRS 信号の信頼性が大幅に向上し、したがってその臨床使用が大幅に向上します。
7. 結論
脳酸素化の異常パターンのタイムリーな認識に基づく、NIRS由来の脳酸素化モニタリングの広範な利用は、超早産児の脳損傷(すなわち、PIVHおよびdWMI)の予防および/または軽減のための比較的簡単な手段であると思われる。程度は低いですが、窒息新生児という用語もあります。 それにもかかわらず、NIRS で監視される脳酸素飽和度の精度がさらに向上することは非常に重要です。 同様に重要なのは、CVAR を確実に監視するための NIRS 信号の拡張研究と、血行動態機能を監視するための NIRS 信号 (品質と多様性) の使用です。これは、特定の時間に乳児を扱うかどうかについて、より多くの情報に基づいた決定に貢献します。 これらの開発は、周産期の脳損傷の予防にさらに貢献する可能性があります。 潜在的な神経保護戦略として NIRS の利用を増やすには、国際的な協力と統一された定義が重要です。
著者の寄稿:
概念化: FVB; 執筆 - 原案の作成: FVB、FGC、および NH。 執筆 - レビューおよび編集: FVB、FGC、および NH。 すべての著者は原稿の出版版を読み、同意しました。
資金提供:
この研究には外部からの資金提供はありませんでした。
治験審査委員会の声明:
適用できない。
インフォームド・コンセントの声明:
適用できない。
利益相反:
著者は利益相反がないことを宣言します。 Filipe Gonçalves Costa 氏と Naser Hakimi 氏は、どちらも EU H2020 MSCA-ITN-2018: Integrating Functional Assessment means for Neonatal Safeguard (INFANS) のメンバーであり、助成契約 #813483 に基づいて欧州委員会から資金提供を受けています。 ナセル・ハキミは、オランダのエルストにある Artinis Medical Systems BV にも雇用されています。
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