体外膜肺氧合(ECMO)可以成为急性心力衰竭或肺衰竭患者的救命疗法。在ECMO 治疗过程中，患者的血液通过管道从静脉流出，流入一台执行心脏和肺功能的机器。然后含氧的血液返回体内，让心脏和肺部得到休息。
虽然 ECMO 可以稳定重症监护病房中的危重患者，但该过程存在重大风险，包括脑损伤。这些患者通常处于昏迷状态，而目前的神经监测技术风险太大且具有侵入性，无法常规执行。现在， 罗切斯特大学的研究人员 正在设计新的非侵入性多模式技术来监测大脑的生理机能并防止伤害。
生物医学工程 和 电气与计算机工程副教授 Regine Choe和 神经病学 和 神经外科助理教授 Imad Khan将多个设备连接在一起，以评估大脑健康的不同方面。这些设备使用脑电图(EEG)来研究电活动，并使用一种称为弥散相关光谱(DCS)的新光学方法来测量脑血流量，从而监测大脑皮层(神经元所在的大脑最外层)。他们还使用诱发电位(测量神经系统响应外部刺激而产生的电信号)来检查大脑的深层结构。
“利用近透视光，我们可以无创地评估进入脑组织约一厘米的血流，”Choe 说。 “这是通过大脑毛细血管中的红细胞反射光来完成的。”
她补充道：“DCS 测量的血流量与 EEG 测量的神经活动之间的相关性可以告诉我们很多有关大脑健康的信息。我们相信诱发电位将提供关于患者是否有可能从昏迷中醒来的重要指标。”
ECMO 治疗——通过更多数据得到增强
该项目于 2019 年在大学研究奖的资助下启动 ，迄今为止，该团队已在 20 多名患者身上进行了测试。 Choe 和 Khan 最近获得了 国立卫生研究院的资助 ，以进一步完善他们的方法。这笔赠款将使他们能够在 100 名心脏骤停的昏迷患者身上测试这一过程，其中一些患者正在接受 ECMO，另一些则没有。
到目前为止，研究人员已经在大脑前部使用了 DCS，并取得了有趣的发现，例如大脑半球的不对称灌注。这一发现可能是由 ECMO 对昏迷患者造成的。研究人员希望将灌注监测扩展到经常用于脑电图监测的大脑 20 个位置，从而为大脑健康提供额外的指标。他们的目标是创建一种结合这两种模式的低成本仪器，以便为临床试验做好准备。
研究人员表示，他们通过系统收集的数据将为帮助临床医生优化 ECMO 治疗提供重要信息。
“我们的大脑自然有极其复杂的方式来控制它所接收的血流量，以及血液中需要多少氧气和二氧化碳，”汗说。 “通过 ECMO，我们绕过了所有这些，将血液流动和气体交换交给临床医生。我们的设备将为临床医生提供更多数据，以便就如何调节这些因素做出明智的决定。”
参与该项目的临床医学助理教授兼心脏重症监护医师马克·马里内斯库 (Mark Marinescu)相信，该技术可以帮助为患者及其家人提供更好的护理。
马里内斯库说：“很多时候，病人会因为病得很重而失去意识，你必须就长期医疗设备来支持他们做出改变生活的决定。” “能够预测他们之后的神经功能是否会好起来，这真的很有帮助。这将有助于我们就我们应该倡导什么向患者家属提供建议。”
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