新的新生儿传感系统使用漫反射光谱和时间分辨的近红外光谱

根据世界卫生组织发布的全球行动报告，每年有1500万早产（即，早产），这个数字正在增加。此外，约有110万婴儿不幸的是没有生存。这种情况对于极其早产儿（出生在妊娠不到28周），占所有出生的0.5％的婴儿特别关键。虽然这是一个显然小的比例，但它实际上是欧洲每年超过25,000例。在新生儿重症监护单位花费长期之后，最幸运的婴儿可以回家，但在许多情况下，并非没有后果。例如，四分之一的早产婴儿将与认知和身体损伤一起长大（主要是由于缺乏血液流量和氧气输送到大脑）。因此，精确监测血流和氧合的能力可以帮助降低极早婴儿的脑病变的风险。甚至脑病变风险中的少量减少（即25％至20％）最终将减少欧洲每年超过1000人的残疾儿童人数。

近红外光谱学商业设备目前用于临床试验作为脑血氧计。然而，这种方法的有用性取决于稳定的氧气消耗的假设，这反过来取决于局部组织需求，灌注（递送）和氧合（供应）。为了估计氧气消耗和脑氧代谢，因此需要脑灌注和氧合的非侵入性，连续的婴儿侧监测器。然而，这种临床护理的利基仍未填补。

因此，我们开发了一种名为BabyLux(新生儿脑氧代谢和血流光学神经监测仪)的新技术。有了这个装置，我们的目标是为新生儿医生提供一个强大的，综合的系统，以预防由大脑缺氧引起的神经损伤。经过两年的实验室测试，我们的临床方案获得了当地伦理委员会的批准，我们的研究被丹麦医疗机构和意大利卫生部接受。我们因此能够开始的临床验证系统在2016年6月,在丹麦哥本哈根,丹麦国家医院(见图1)。我们希望BabyLux将为医生提供一个新的监控系统指导治疗干预和临床决策在生命的第一天(大部分脑问题时往往会发生)。

在我们的系统中，我们使用许多光子技术，例如漫反射谱（DCS）4和时间分辨的近红外光谱（TRS）。对于这些过程，我们依赖于光纤探针（参见图2），以用非常低功率的光束照射婴儿的头皮，并从大脑（皮质区域）中获得来自深度的信息。该工具易于操作，可以带到床边，这意味着它可以提示测量和反应。我们的方法还涉及在出生后几分钟将小传感器放在婴儿的头上，以便可以监测脑氧合和血流动力学。然后连续地将传感器保持在婴儿上，使得可以重复获得测量（特别是如果条件至关重要）。Babylux的数据可以在线使用专用软件进行分析。通过这种方式，医生和护士可以使用即时反馈。及时，该信息还将被处理以研究与临床常规期间测量的其他参数的可能相关性。

随着时间的推移(即在实验室阶段)，我们对设备的设计做出了许多重大的改变和改进。例如，我们加强了相关的安全程序，并对TRS和DCS模块进行了优化。我们还对硬件和软件进行了微调，确保它们通过了多次测试。

我们还将于2016年9月下旬在意大利米兰的Ospedale Maggiore Policlinico进行第二次BabyLux研究。这次试验将是对我们装置有效性的关键测试。特别是，将传感器放在不稳定的婴儿的头部时，将对该系统的使用情况进行研究。”这是疾病的关键阶段，必须考虑和实施对呼吸和循环治疗的调整。在这个试验阶段，我们将研究三组婴儿:20名足月新生儿(剖宫产后立即分娩)，20名早产儿(调整呼吸机以使血液中的二氧化碳分压正常)，以及20名不稳定新生儿(在24小时内)。

总之，我们开发了一种新的新生儿工具，称为巴比诺 - 以帮助预防早产婴儿的神经损伤（由大脑中缺乏氧气）。我们项目的主要目标是通过解决各种各样的需要，通过解决影响儿童和社会的特定需求来弥合研究和行业之间的差距。经过两年的实验室测试，我们目前正在丹麦和意大利进行临床试验。我们计划在2016年12月在米兰的公共会议上提供第一个结果。

BabyLux项目由欧洲委员会根据信息和通信技术政策支持方案(竞争力和创新框架方案的一部分)提供部分资金。该项目由意大利米兰理工大学(Politecnico di Milano)以及其他8个科学和技术合作伙伴领导:光子科学研究所(Institute of Photonic Sciences)、hemoptonics SL和Loop (Spain);欧洲杯线上买球德国弗劳恩霍夫生产技术研究所和PicoQuant GmbH;丹麦首都地区;以及米兰理工大学国际救援基金会(Fondazione IRCCS Ca’Granda Ospedale Maggiore Policlinico)和米兰理工大学基金会(意大利)。

来源:http://spie.org/x120736.xml

作者:亚历山德罗托里拆利

出版社:SPIE，国际光学与光子学学会