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Rilevamento della pressione cerebrale senza intervento chirurgico
Una delle cose più importanti da monitorare nei pazienti che hanno subito un grave colpo alla testa o una grave emorragia è la pressione nel cervello. Questo può rivelare un aumento del volume del cervello, grazie a sanguinamento, gonfiore o altri fattori, che possono comprimere e danneggiare il tessuto cerebrale e affamare l'organo di sangue. L'aumento della pressione è stato anche implicato in altri problemi neurologici meno critici, come emicranie e commozioni cerebrali ripetute. Ma gli attuali metodi per monitorare la pressione intracranica sono altamente invasivi: un neurochirurgo pratica un foro nel cranio e inserisce un catetere, che comporta il rischio di infezione.
Sotto pressione: I ricercatori hanno sviluppato un modo non invasivo per valutare alti livelli di pressione nel cervello (come si vede in questa risonanza magnetica), che spesso derivano da lesioni cerebrali.
Thomas Heldt , un ricercatore presso il Research Laboratory of Electronics del MIT, e i collaboratori Faisal Kashif e George Verghese, anche loro del MIT, sperano di cambiare le cose con un nuovo metodo non invasivo per il monitoraggio della pressione intracranica. Sebbene la tecnologia sia ancora nelle sue prime fasi di sviluppo, gli studi iniziali sui dati dei pazienti in coma mostrano che è accurata quanto il monitoraggio intracranico con un catetere e più accurata di altre opzioni meno invasive, che comportano l'inserimento di un catetere nel tessuto strati tra il cranio interno e il cervello. Heldt ha presentato la ricerca al Sistemi elettronici medici di nuova generazione workshop al MIT all'inizio di questo mese.
Se avessimo un modo per determinare la pressione sul campo, anche una semplice euristica, ad esempio se la pressione è maggiore di 20 mmHg (millimetri di mercurio, la misura standard a cui intervengono i medici), sarebbe estremamente utile, afferma Rajiv Gupta , direttore del Laboratorio TC Volume Ultra-High-Resolution presso il Massachusetts General Hospital, a Boston. Il triage si basa su questo. Gupta non è stato coinvolto nella ricerca.
Per valutare la pressione in modo non invasivo, il team di Heldt ha iniziato creando un semplice modello di circuito di pressione nel cervello utilizzando la conoscenza dell'anatomia del cervello e di come il sangue e il fluido cerebrospinale scorrono attraverso l'organo. Hanno quindi sviluppato un algoritmo per calcolare la pressione intracranica per un dato livello di pressione arteriosa e flusso sanguigno cerebrale. La pressione arteriosa può essere misurata sia con un catetere inserito nel polso, sia indirettamente con un bracciale per le dita, un dispositivo simile a un bracciale per la pressione del braccio ma che fornisce letture continue della pressione sanguigna. Una tecnica a ultrasuoni non invasiva nota come Doppler transcranico può rilevare la velocità del flusso sanguigno cranico, che è direttamente correlata al flusso stesso.
I ricercatori hanno convalidato l'approccio utilizzando i dati raccolti in precedenza da 45 pazienti in coma. La stima corrispondeva alla misura del gold standard con una deviazione di circa otto-nove mmHg. Altri metodi per misurare la pressione, come i cateteri inseriti nello spazio tra il cranio e il tessuto cerebrale, variano di 10 mmHg da lettura a lettura nello stesso cervello.
Heldt afferma che l'obiettivo è raggiungere una precisione entro quattro o cinque mmHg, il che consentirà ai medici di distinguere tra una pressione sicura (la pressione intracranica di una persona sana varia da circa sette a 15 mmHg) e una che richiede un intervento. Quando la pressione sale tra 20 e 25 mmHg, i medici cercano di ridurla a un intervallo più sicuro, attraverso passaggi semplici come far sedere il paziente o gravi come togliere un pezzo di cranio per alleviare la pressione.
I ricercatori stanno per iniziare un nuovo test della tecnologia con i collaboratori del Beth Israel Deaconess Medical Center di Boston utilizzando i dati raccolti in tempo reale dai pazienti delle unità di terapia intensiva (ICU). Sperano che i dati di migliore qualità miglioreranno l'accuratezza della misura. (Il set di dati precedente è stato raccolto più di dieci anni fa, con apparecchiature più vecchie.) Sperano anche di dimostrare che un metodo non invasivo per la raccolta della pressione arteriosa funzionerà così come il monitoraggio intra-arterioso.
Mentre i ricercatori sono inizialmente concentrati sulla convalida della tecnologia nei pazienti in terapia intensiva, dove possono confrontare la misura con i cateteri intracranici, affermano che il più grande potenziale per lo strumento è nell'esame di pazienti con lieve trauma cranico, emicrania ricorrente e alcuni disturbi vestibolari.
L'effetto cumulativo di lesioni cerebrali lievi è di grande preoccupazione sia per gli atleti che per i militari, data la crescente evidenza che i danni ripetuti possono avere gravi effetti a lungo termine. Per le lesioni cerebrali traumatiche lievi, non sappiamo cosa faccia la pressione intracranica, afferma Heldt. Recenti ricerche sui ratti hanno dimostrato che l'esposizione a un'esplosione, che genera un'onda di pressione, innesca un aumento della pressione intracranica; maggiore è l'esplosione, maggiore è l'aumento della pressione. Alla fine, i ricercatori hanno in programma di sviluppare dispositivi miniaturizzati che potrebbero essere schierati sul campo di battaglia o sul campo sportivo.
Heldt aggiunge che il suo team non è il primo a provare a valutare la pressione intracranica in base al flusso sanguigno arterioso e cerebrale. Ma gli sforzi precedenti hanno utilizzato approcci di data mining o apprendimento automatico per creare l'algoritmo. Tali approcci richiedono un database di misure precedenti. Se un nuovo paziente è sostanzialmente diverso da quelli nel database, l'algoritmo fallisce. Incorporando la semplice conoscenza fisiologica del cervello, il suo team potrebbe creare un modello che non richiede alcuna conoscenza precedente del paziente o di chiunque altro.