Translation of a diffuse optical system for monitoring neurocritical patients

Autor(es)

Rodrigo Menezes Forti

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2020-01-28

Membros da banca

Rickson Coelho Mesquita; Alessandra Tomal; Mônica Alonso Cotta; Cristina Kurachi; William Andrew Kofke

• Orientador: Rickson Coelho Mesquita

Resumo

As doenças cerebrovasculares são uma das principais causas de morte e incapacidade em todo o mundo. Em 2015, mais de 590.000 pacientes foram hospitalizados por estas doenças no Brasil, com aproximadamente 100.000 óbitos. A prevenção de danos secundários é um dos principais objetivos no tratamento de doenças cerebrovasculares graves, como o acidente vascular cerebral (AVC). No entanto, atualmente há uma falta de métodos não invasivos para monitoramento contínuo da fisiologia cerebral. Neste contexto, a espectroscopia óptica de difusão (DOS) e a espectroscopia de correlação de difusão (DCS) foram recentemente propostas como potenciais monitores não invasivos e contínuos capazes de fornecer informações neurofisiológicas em pacientes neurocríticos. Ao incidir luz infravermelha no escalpo, DCS pode medir o fluxo sanguíneo cerebral (CBF) e DOS pode medir as concentrações de oxi e desoxi-hemoglobina. A combinação de DOS e DCS foi explorada anteriormente para monitorar pacientes em vários cenários clínicos, como monitoramento neonatal, durante intervenções cerebrovasculares e para monitoramento de pacientes neurocríticos. No entanto, a confiabilidade da técnica para fornecer informações precisas em tempo real durante medições longitudinais, bem como durante alguns tipos de intervenções clínicas, permanece em grande parte não estudada. O principal objetivo desta tese foi mostrar que as técnicas de óptica de difusão podem auxiliar de maneira confiável e no monitoramento em tempo real de doenças cerebrovasculares. Para isso, desenvolvemos sistemas baseados em óptica de difusão e testamos a viabilidade destes sistemas em diferentes ambientes clínicos, envolvendo o monitoramento de pacientes dentro de uma unidade de terapia intensiva (UTI), bem como durante o tratamento endovascular de AVC. Primeiro, relatamos a construção e a translação de um sistema híbrido de óptica de difusão, combinando DOS e DCS, para o monitoramento em tempo real da fisiologia cerebral de pacientes internados em uma UTI. Mais especificamente, apresentamos dois estudos de caso, onde mostramos que os parâmetros neurofisiológicos medidos pelas técnicas de óptica de difusão são consistentes com a evolução clínica destes pacientes. Em seguida, relatamos a translação das técnicas de óptica de difusão para monitorar a hemodinâmicas cerebral durante o tratamento endovascular de dois pacientes com oclusões na artéria carótida interna. Nossos resultados identificaram um aumento induzido pela recanalização no CBF ipsilateral, com pouca ou nenhuma alteração no CBF contralateral e no fluxo sanguíneo extracerebral. Nossos resultados mostraram que a óptica de difusão tem grande potencial para monitorar os danos secundários em pacientes neurocríticos, sem interferir com práticas clínicas. Além disso, nossos resultados sugerem que o monitoramento hemodinâmico cerebral com as técnicas ópticas tem potencial para guiar terapias baseadas na fisiologia individual de pacientes. Por fim, para melhorar a confiabilidade das técnicas de ópticas de difusão, também propusemos a implementação de algoritmos aprimorados para a análise de dados. Mostramos que, usando um modelo de duas camadas para DOS/DCS, podemos melhorar a precisão na recuperação das alterações hemodinâmicas cerebrais (AU)

• Processo FAPESP: 14/25486-6 - Construção e avaliação de um sistema de espectroscopia óptica de difusão no domínio da frequência para monitoramento cerebral na clínica médica
• Beneficiário: Rodrigo Menezes Forti
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado