Ny forskning identifierar mindre invasiv metod för att undersöka hjärnaktivitet efter traumatisk hjärnskada
Ett tvärvetenskapligt forskarteam vid Johns Hopkins har publicerat ny forskning om en potentiell alternativ och mindre invasiv metod för att utvärdera intrakraniellt tryck (ICP) hos patienter med allvarliga neurologiska tillstånd. Denna forskning har i juli i år publicerats i tidskriften *Computers in Biology and Medicine*.
ICP är en fysiologisk variabel som kan öka onormalt vid svår traumatisk hjärnskada, stroke eller hinder i cerebrospinalvätskans flöde. Symtom på förhöjt ICP kan inkludera huvudvärk, suddig syn, kräkningar, förändrat beteende och minskad medvetandenivå. Det kan vara livshotande, vilket gör övervakning av ICP nödvändig hos vissa patienter. Den nuvarande standardmetoden för ICP-övervakning är dock mycket invasiv och kräver att man borrar genom skallen för att placera en yttre ventrikeldränage (EVD) eller en intraparenkymal hjärnmonitor (IPM) i hjärnans funktionella vävnad.
Bild: Getty Images
”ICP är allmänt accepterat som ett viktigt livstecken – det finns ett starkt behov av att mäta och behandla ICP hos patienter med allvarliga neurologiska sjukdomar, men den nuvarande standarden för mätning av ICP är invasiv, riskfylld och resurskrävande. Här undersökte vi ett nytt tillvägagångssätt med hjälp av artificiell intelligens som vi tror kan erbjuda ett livskraftigt, icke-invasivt alternativ för att bedöma ICP,” säger huvudförfattaren Robert Stevens, MD, MBA, docent i anestesiologi och intensivvård.
EVD-procedurer innebär flera risker, inklusive felplacering av katetern, infektion och blödning, med frekvenser på 15,3 %, 5,8 % respektive 12,1 % enligt ny forskning. EVD- och IPM-procedurer kräver också kirurgisk expertis och specialutrustning som inte alltid finns tillgänglig, vilket understryker behovet av ett alternativt sätt att undersöka och övervaka ICP hos patienter.
Johns Hopkins-teamet, som inkluderade fakultet och studenter från School of Medicine och Whiting School of Engineering, hypoteserade att svåra hjärnskador, särskilt ökningar i ICP, är förknippade med patologiska förändringar i systemets hjärt-kärlfunktion, till exempel på grund av störningar i det centrala autonoma nervsystemet. Denna hypotes antyder att extracraniella fysiologiska vågformer kan studeras för att bättre förstå hjärnaktivitet och svårighetsgraden av ICP.
I denna studie undersökte Johns Hopkins-teamet förhållandet mellan ICP-vågformen och tre fysiologiska vågformer som rutinmässigt fångas på intensivvårdsavdelningen: invasivt arteriellt blodtryck (ABP), fotopletysmografi (PPG) och elektrokardiografi (EKG). ABP-, PPG- och EKG-data användes för att träna djupinlärningsalgoritmer, vilket resulterade i en nivå av noggrannhet vid bestämning av ICP som konkurrerar med eller överträffar andra metoder.
Studien föreslår totalt sett en helt ny, icke-invasiv metod för att övervaka ICP hos patienter.
Stevens säger: ”Med validering kan fysiologibaserade AI-lösningar, som den som användes här, avsevärt utöka andelen patienter och vårdmiljöer där ICP-övervakning och hantering kan levereras.”
Medförfattare inkluderar nyligen utexaminerade biomedicinska ingenjörer från Johns Hopkins University: Shiker Nair ’23, Alina Guo ’23, Arushi Tandon ’23 och Joseph Boen ’22; masterstudenten Meer Patel; biomedicinska ingenjörsstudenterna Atas Aggarwal, Ojas Chahal och Sreenidhi Sankararaman; Nicholas D. Durr, docent i biomedicinsk teknik; Tej D. Azad, en ST-läkare vid Johns Hopkins neurokirurgiavdelning; och Romain Pirracchio, professor i anestesi vid University of California San Francisco.
