يمكن أن تساعد التقنية الجديدة الأطباء في تحديد ما إذا كان المرضى معرضين لخطر ارتفاع الضغط.آن ترافتون | مكتب أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجياتاريخ النشر:23 أغسطس 2019
التسمية التوضيحية:ابتكر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومستشفى بوسطن للأطفال طريقة طفيفة التوغل لمراقبة الضغط داخل الجمجمة لدى المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ الرضحية أو الأمراض المعدية. تعتبر التقنيات الحالية لقياس الضغط داخل الدماغ جائرة للغاية بحيث لا يتم إجراء القياس إلا في المرضى المعرضين لمخاطر عالية.
يمكن أن تؤدي إصابات الدماغ الرضية ، وكذلك الأمراض المعدية مثل التهاب السحايا ، إلى تورم الدماغ وارتفاع ضغط الدماغ بشكل خطير. إذا لم يتم علاج المرضى ، فإنهم معرضون لخطر الإصابة بتلف في الدماغ ، وفي بعض الحالات يمكن أن يؤدي الضغط المرتفع إلى الوفاة.
تعتبر التقنيات الحالية لقياس الضغط داخل الدماغ جائرة للغاية لدرجة أن القياس يتم إجراؤه فقط في المرضى الأكثر عرضة للخطر. ومع ذلك ، قد يتغير ذلك قريبًا ، الآن بعد أن ابتكر فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومستشفى بوسطن للأطفال طريقة أقل توغلاً لمراقبة الضغط داخل الجمجمة (ICP).
يقول توماس هيلدت ، أستاذ التطوير الوظيفي في WM Keck في الهندسة الطبية الحيوية في معهد MIT الطبي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “الهدف في النهاية هو الحصول على شاشة بجانب السرير لا نستخدم فيها سوى القياسات طفيفة التوغل أو غير الغازية وننتج تقديرات لبرنامج المقارنات الدولية في الوقت الفعلي”. الهندسة والعلوم ، أستاذ مشارك في الهندسة الكهربائية والطبية الحيوية ، ومحقق رئيسي في مختبر أبحاث الإلكترونيات بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
في دراسة أجريت على مرضى تتراوح أعمارهم بين 2 و 25 عامًا ، أظهر الباحثون أن قياسهم دقيق تقريبًا مثل تقنية المعيار الذهبي الحالية ، والتي تتطلب حفر ثقب في الجمجمة.
هيلدت هو المؤلف الرئيسي للورقة ، التي ظهرت في عدد 23 أغسطس من مجلة جراحة الأعصاب: طب الأطفال . عالم الأبحاث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أندريا فانيلي هو المؤلف الرئيسي للدراسة.
مخاطر مرتفعة
في ظل الظروف العادية ، يتراوح حجم برنامج المقارنات الدولية بين 5 و 15 ملم من الزئبق (مم زئبق). عندما يعاني الدماغ من إصابة رضحية أو تورم ناجم عن التهاب ، يمكن أن يزيد الضغط عن 20 مم زئبق ، مما يعوق تدفق الدم إلى الدماغ. يمكن أن يؤدي هذا إلى موت الخلايا بسبب نقص الأكسجين ، وفي الحالات الشديدة يدفع التورم إلى أسفل على جذع الدماغ – المنطقة التي تتحكم في التنفس – ويمكن أن يتسبب في فقدان المريض للوعي أو حتى التوقف عن التنفس.
يتطلب قياس برنامج المقارنات الدولية حاليًا حفر ثقب في الجمجمة وإدخال قسطرة في الفراغ البطيني ، الذي يحتوي على السائل النخاعي. يتم إجراء هذا الإجراء الغازي فقط للمرضى في وحدات العناية المركزة المعرضين لخطر مرتفع من ارتفاع ضغط الدم. عندما يرتفع ضغط دماغ المريض بشكل خطير ، يمكن للأطباء المساعدة في تخفيفه عن طريق تصريف السائل النخاعي من خلال قسطرة يتم إدخالها في الدماغ. في الحالات الشديدة للغاية ، يزيلون قطعة من الجمجمة بحيث يكون للدماغ مساحة أكبر للتوسع ، ثم يستبدلونها بمجرد أن ينخفض التورم.
بدأ هيلدت العمل على طريقة أقل توغلًا لمراقبة برنامج المقارنات الدولية منذ أكثر من 10 سنوات ، جنبًا إلى جنب مع جورج فيرغيز ، أستاذ الهندسة الكهربائية هنري إليس وارين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ثم طالب الدراسات العليا فيصل كاشف. نشر الباحثون ورقة في عام 2012 طوروا فيها طريقة لتقدير برنامج المقارنات الدولية بناءً على قياسين: ضغط الدم الشرياني ، والذي يتم قياسه عن طريق إدخال قسطرة في معصم المريض ، وسرعة تدفق الدم إلى الدماغ ، ويتم قياسه عن طريق الإمساك. مسبار الموجات فوق الصوتية لمعبد المريض.
بالنسبة لتلك الدراسة الأولية ، طور الباحثون نموذجًا رياضيًا للعلاقة بين ضغط الدم وسرعة تدفق الدم الدماغي وبرنامج المقارنات الدولية. قاموا باختبار النموذج على البيانات التي تم جمعها قبل عدة سنوات من المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ الرضحية في جامعة كامبريدج ، مع نتائج مشجعة.
في دراستهم الجديدة ، أراد الباحثون تحسين الخوارزمية التي كانوا يستخدمونها لتقدير برنامج المقارنات الدولية ، وكذلك لتطوير طرق لجمع البيانات الخاصة بهم من مرضى الأطفال.
لقد تعاونوا مع روبرت تاسكر ، مدير برنامج الرعاية العصبية للأطفال في مستشفى بوسطن للأطفال والمؤلف المشارك للورقة الجديدة ، لتحديد المرضى للدراسة والمساعدة في نقل التكنولوجيا إلى السرير. تم اختبار النظام فقط على المرضى الذين وافق أولياء أمورهم على الإجراء. تم بالفعل قياس ضغط الدم الشرياني وبرنامج المقارنات الدولية كجزء من المراقبة الروتينية للمرضى ، لذلك كان العنصر الإضافي الوحيد هو القياس بالموجات فوق الصوتية.
ابتكر Fanelli أيضًا طريقة لأتمتة تحليل البيانات بحيث لا يتم استخدام سوى مقاطع البيانات ذات أعلى نسبة إشارة إلى ضوضاء ، مما يجعل تقديرات برنامج المقارنات الدولية أكثر دقة.
يقول: “لقد أنشأنا خط أنابيب لمعالجة الإشارات كان قادرًا على الكشف تلقائيًا عن أجزاء البيانات التي يمكننا الوثوق بها مقابل أجزاء البيانات التي كانت صاخبة جدًا لاستخدامها في تقدير برنامج المقارنات الدولية”. “أردنا أن يكون لدينا نهج آلي يمكن أن يكون مستقلاً تمامًا عن المستخدم.”
مراقبة موسعة
كانت تقديرات برنامج المقارنات الدولية الناتجة عن هذه التقنية الجديدة ، في المتوسط ، في حدود حوالي 1 مم زئبق من القياسات المأخوذة بالطريقة الغازية. يقول تاسكر: “من منظور إكلينيكي ، كان ضمن الحدود التي نعتبرها مفيدة”.
في هذه الدراسة ، ركز الباحثون على المرضى الذين يعانون من إصابات خطيرة لأن هؤلاء هم المرضى الذين خضعوا بالفعل لقياس ICP الغازي الذي يتم إجراؤه. ومع ذلك ، فإن اتباع نهج أقل توغلاً يمكن أن يسمح بتوسيع نطاق مراقبة برنامج المقارنات الدولية ليشمل المرضى الذين يعانون من أمراض مثل التهاب السحايا والتهاب الدماغ ، وكذلك الملاريا ، والتي يمكن أن تسبب تورمًا في الدماغ.
في الماضي ، بالنسبة لهذه الظروف ، لن نفكر أبدًا في مراقبة برنامج المقارنات الدولية. يقول تاسكر إن ما فتحه البحث الحالي بالنسبة لنا هو إمكانية تضمين هؤلاء المرضى الآخرين ومحاولة تحديد ليس فقط ما إذا كانوا قد رفعوا برنامج المقارنات الدولية ولكن بدرجة ما من الحجم لذلك.
تقول نينو ستوتشيتي ، أستاذة التخدير وطب العناية المركزة في بوليكلينيكو في ميلانو بإيطاليا ، والتي لم تشارك في البحث: “هذه النتائج مشجعة للغاية وقد تفتح الطريق لرعاية عصبية حرجة موثوقة وغير جراحية”. “كما يقر المؤلفون ، فإن هذه النتائج” تشير إلى طريق واعد “بدلاً من أن تكون قاطعة: فلا يزال من الضروري العمل الإضافي والتحسينات والمزيد من المرضى”.
يجري الباحثون الآن دراستين إضافيتين ، في مركز Beth Israel Deaconess الطبي ومركز بوسطن الطبي ، لاختبار نظامهم في نطاق أوسع من المرضى ، بما في ذلك أولئك الذين عانوا من السكتات الدماغية. بالإضافة إلى مساعدة الأطباء في تقييم المرضى ، يأمل الباحثون أن تساعد تقنيتهم أيضًا في الجهود البحثية لمعرفة المزيد حول كيفية تأثير ارتفاع برنامج المقارنات الدولية على الدماغ.
يقول هيلدت: “كان هناك قيود أساسية على دراسة الضغط داخل الجمجمة وعلاقته بمجموعة متنوعة من الظروف ، وذلك ببساطة لأنه لم يكن لدينا طريقة دقيقة وقوية للوصول إلى القياس بشكل غير باضع”.
يعمل الباحثون أيضًا على طريقة لقياس ضغط الدم الشرياني دون إدخال قسطرة ، مما سيجعل نشر التقنية أسهل في أي مكان.
يقول هيلدت: “يمكن أن يكون هذا التقدير ذا فائدة كبيرة في مكتب طبيب الأطفال ، ومكتب طبيب العيون ، وسيارة الإسعاف ، وقسم الطوارئ ، لذا فأنت تريد الحصول على قياس ضغط الدم الشرياني غير الباضع تمامًا”. “نحن نعمل على تطوير ذلك.”
تم تمويل البحث من قبل المعاهد الوطنية للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية ، ومنتجات مكسيم المتكاملة ، وقسم التخدير والرعاية الحرجة وطب الألم بمستشفى بوسطن للأطفال.
