脳血行動態摂動モデルにおける脳自己調節の評価のための経眼的脳インピーダンス指標

Trans-ocular brain impedance index for assessment of cerebral autoregulation in a porcine model of cerebral hemodynamic perturbation.

• Mohamad H Tiba
• Brendan M McCracken
• Danielle C Leander
• Carmen I Colmenero
• Brandon C Cummings
• Nicholas L Greer
• Paul Picton
• Craig A Williamson
• Kevin R Ward

抄録

脳血管自己調節（CA）は外傷性脳損傷後に障害を受けることが多い。CAを評価するために使用される確立された技術と測定基準は、侵襲的で測定には適しているが、継続的なモニタリングには適していない。我々は、CAを評価するための非侵襲的かつ継続的な指標となりうる経眼的脳インピーダンス（TOBI）法を開発した。本研究では、呼吸誘発性インピーダンス振幅変化（dz）や、平均動脈圧（MAP）とdzの間の移動ピアソン相関である新しいインピーダンス指標（DZx）などのインピーダンス指標をモニターした。ヨークシャー豚にICP，MAP，脳血流（CBF）を連続的に記録するための装置を装着した。TOBIは閉眼瞼に標準的な心電図電極を配置し、データ収集システムに接続して記録した。MAP，ICP，CBFは静脈内バソプレッサー負荷を利用して操作した。TOBI指標（dzおよびDZx）を血行動態指標および圧力反応性指標（PRx）と比較した。バゾプレッサー負荷時にdzはICP，CPP，CBFと高い相関を示した（r=<-0.49，p<0.0001）。ICP、CPP、CBFのベースラインからの平均増加率（標準偏差）はそれぞれ29(23.2)%、70(25)%、37(72.6)%であったが、 dzは31(15.6)%減少した。受信機演算子曲線検定では，曲線下面積が0.86以上のPRxと比較してDZxの予測性能が高く，感度と特異度が高かった。インピーダンス指標は、脳の自己調節に影響を与えるPRxと血行動態の変化を追跡しているように見える。TOBIはPRxの低侵襲なサロゲートとして適しており、脳の自己調節を追跡できる可能性がある。

Cerebrovascular autoregulation (CA) is often impaired following traumatic brain injury. Established technologies and metrics used to assess CA are invasive and conducive for measurement, but not for continuous monitoring. We developed a trans-ocular brain impedance (TOBI) method that may provide non-invasive and continuous indices to assess CA. In this study, we monitored impedance metrics such as respiratory-induced impedance amplitude changes (dz) as well as a novel impedance index (DZx), which is a moving Pearson correlation between mean arterial pressure (MAP) and dz. Yorkshire swine were instrumented to continuously record ICP, MAP, and cerebral blood flow (CBF). TOBI was recorded by placement of standard ECG electrodes on closed eyelids and connected to a data acquisition system. MAP, ICP and CBF were manipulated utilizing an intravenous vasopressor challenge. TOBI indices (dz and DZx) were compared to the hemodynamic indicators as well as pressure reactivity index (PRx). During the vasopressor challenge, dz was highly correlated with ICP, CPP, and CBF (r =  < - 0.49, p < 0.0001). ICP, CPP, and CBF had a mean percent increase (standard deviation) from baseline of 29(23.2)%, 70(25)%, and 37(72.6)% respectively while dz decreased by 31(15.6)%. Receiver operator curve test showed high predictive performance of DZx when compared to PRx with area under the curve above 0.86, with high sensitivity and specificity. Impedance indices appear to track changes in PRx and hemodynamics that affect cerebral autoregulation. TOBI may be a suitable less invasive surrogate to PRx and capable of tracking cerebral autoregulation.