Känner av hjärntryck utan kirurgi

En av de viktigaste sakerna att övervaka hos patienter som har fått ett hårt slag mot huvudet eller en allvarlig blödning är trycket i hjärnan. Detta kan avslöja en ökning av hjärnans volym, tack vare blödning, svullnad eller andra faktorer, som kan komprimera och skada hjärnvävnaden och svälta ut blodorganet. Ökade tryck har också varit inblandade i andra, mindre kritiska neurologiska problem, såsom migrän och upprepad hjärnskakning. Men nuvarande metoder för att övervaka intrakraniellt tryck är mycket invasiva — en neurokirurg borrar ett hål i skallen och för in en kateter, vilket medför en infektionsrisk.

Under press: Forskare har utvecklat ett icke-invasivt sätt att bedöma höga nivåer av tryck i hjärnan (som ses i denna MRT), som ofta är ett resultat av hjärnskada.

Thomas Heldt , en forskare vid Research Laboratory of Electronics vid MIT, och medarbetare Faisal Kashif och George Verghese, också vid MIT, hoppas kunna ändra på det med en ny, icke-invasiv metod för att övervaka intrakraniellt tryck. Medan tekniken fortfarande är i sina tidiga utvecklingsstadier visar initiala studier på data från komatösa patienter att den är ungefär lika exakt som intrakraniell övervakning med en kateter och mer exakt än andra, mindre invasiva alternativ, som innebär att en kateter sätts in i vävnaden. lager mellan den inre skallen och hjärnan. Heldt presenterade forskningen på Nästa generations medicinska elektroniska system workshop vid MIT tidigare denna månad.

Om vi ​​hade ett sätt att bestämma tryck i fält, till och med en enkel heuristik, som om trycket är större än 20 mmHg (millimeter kvicksilver - standardmåttet vid vilket läkare ingriper), skulle det vara till stor hjälp, säger Rajiv Gupta , direktör för Ultra-High-Resolution Volym CT-lab vid Massachusetts General Hospital, i Boston. Triage bygger på det. Gupta var inte involverad i forskningen.

För att bedöma tryck icke-invasivt började Heldts team med att skapa en enkel kretsmodell av tryck i hjärnan med hjälp av kunskap om hjärnans anatomi och hur blod och cerebrospinalvätska strömmar genom organet. De utvecklade sedan en algoritm för att beräkna intrakraniellt tryck för en given nivå av arteriellt blodtryck och cerebralt blodflöde. Arteriellt blodtryck kan mätas antingen med en kateter insatt i handleden, eller indirekt med en fingermanschett, en anordning som liknar en armblodtrycksmanschett men som ger kontinuerliga avläsningar av blodtrycket. En icke-invasiv ultraljudsteknik känd som transkraniell Doppler kan upptäcka hastigheten för kraniellt blodflöde, vilket är direkt relaterat till själva flödet.

Forskare validerade metoden med hjälp av tidigare insamlade data från 45 patienter i koma. Uppskattningen matchade guldstandardmåttet med en avvikelse på cirka åtta till nio mmHg. Andra metoder för att mäta tryck, såsom katetrar som förs in i utrymmet mellan skallen och hjärnvävnaden, varierar med 10 mmHg från avläsning till avläsning i samma hjärna.

Heldt säger att målet är att uppnå noggrannhet inom fyra till fem mmHg, vilket gör det möjligt för läkare att skilja mellan ett säkert tryck - en frisk persons intrakraniella tryck varierar från cirka sju till 15 mmHg - och ett som kräver ingripande. När trycket stiger till mellan 20 och 25 mmHg försöker läkare få ner det till ett säkrare område, antingen genom steg så enkla som att få patienten att sitta upp, eller så allvarliga som att ta bort en bit av skallen för att lätta på trycket.

Forskare är på väg att påbörja ett nytt test av tekniken med medarbetare vid Beth Israel Deaconess Medical Center i Boston med hjälp av data som samlats in i realtid från patienter på intensivvårdsavdelningen (ICU). De hoppas att bättre data kommer att förbättra träffsäkerheten. (Den tidigare datamängden samlades in för mer än ett decennium sedan, med äldre utrustning.) De hoppas också kunna visa att en icke-invasiv metod för att samla in arteriellt tryck kommer att fungera lika bra som intraarteriell övervakning.

Medan forskarna initialt fokuserar på att validera tekniken hos ICU-patienter, där de kan jämföra måttet med intrakraniella katetrar, säger de att den största potentialen för verktyget är att undersöka patienter med mild traumatisk hjärnskada, återkommande migrän och vissa vestibulära störningar.

Den kumulativa effekten av lindrig hjärnskada är av stor oro för både idrottare och militären, med tanke på växande bevis på att upprepad skada kan ha allvarliga långsiktiga effekter. För mild traumatisk hjärnskada vet vi inte vad intrakraniellt tryck gör, säger Heldt. Ny forskning på råttor har visat att exponering för en explosion, som genererar en tryckvåg, utlöser en ökning av det intrakraniella trycket; ju större sprängning, desto större tryckökning. Så småningom planerar forskarna att utveckla miniatyriserade enheter som kan användas på slagfältet eller sportfältet.

Heldt tillägger att hans team inte är det första som försöker bedöma intrakraniellt tryck baserat på arteriellt och cerebralt blodflöde. Men tidigare ansträngningar använde datautvinning eller maskininlärningsmetoder för att skapa algoritmen. Sådana tillvägagångssätt kräver en databas med tidigare åtgärder. Om en ny patient skiljer sig väsentligt från de i databasen, misslyckas algoritmen. Genom att införliva enkel fysiologisk kunskap om hjärnan kunde hans team skapa en modell som inte kräver någon tidigare kunskap om patienten eller någon annan.

Dölj