Z-ANO - České vysoké učení technické v Praze

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
Fakulta biomedicínského inženýrství
Katedra lékařské techniky
Technická podpora klinických měření v neonatologii
Vyhodnocování apnoických pauz u nezralých novorozenců
Týmový projekt
Studijní obor: Biomedicínský technik
Vedoucí práce: Ing. Petr Kudrna
Alena Juklová
Kladno 2012
České vysoké učení technické v Praze - Fakulta biomedicínského inženýrství
Katedra biomedicínské techniky
Zadání
Akademický rok: 2011/2012
týmového
projektu
Student:
Alena Juklová
Obor:
Biomedicínský technik
Hlavní téma:
Technická podpora klinických měření v neonatologii
Hlavní téma anglicky:
Technical Support for Clinical Measurements in Neonatology
Dílčí téma:
Vyhodnocování apnoických pauz u nezralých novorozenců
Dílčí téma anglicky:
Apnoe Evaluation in Preterm Infants
Zásady pro vypracování:
Seznamte se s problematikou apnoických pauz u neonatologických pacientů.
Navrhněte a realizujte pilotní SW aplikaci pro podporu detekce a vyhodnocování apnoických
pauz u nezralých novorozenců.
K dispozici jsou trendová data vitálních funkcí a off-line záznamy obrazovek pacientských
monitorů.
Seznam odborné literatury:
[1] Gomella, T. L. Neonatology: Management, Procedures, On-Call Problems, Diseases and
Drugs, ed. Fifth Edition, McGraw Hill Professional, 2004, ISBN: 0-07-138918-0
Vedoucí:
Ing. Petr Kudrna
Termín zadání:
Termín odevzdání:
26.09.2011
06.01.2012
-2-
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem týmový projekt s názvem Vyhodnocování apnoických pauz u nezralých
novorozenců vypracovala samostatně a použila k tomu úplný výčet citací použitých pramenů, které
uvádím v seznamu přiloženém k závěrečné zprávě.
Nemám závažný důvod proti užití tohoto školního díla ve smyslu §60 Zákona č.121/2000 Sb.,
o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů
(autorský zákon).
…………………………….
V Praze dne 20. 07. 2011
podpis
-3-
Obsah
Abstrakt
5
Abstract
6
1. Úvod
7
2. Neonatologie
8
2.1 Známky nezralosti novorozence
8
3. Apnoe u nezralých novorozenců
9
3.1 Centrum regulace a kontroly dýchání
9
3.1.1 Ventilační odpověď na hyperkapnii
9
3.1.2 Ventilační odpověď na hypoxii
10
3.1.3 Ventilační odpověď podrážděním hrtanu
10
3.2 Klíčové symptomy novorozence procházejícím apnoickým stavem
10
3.3 Typy apnoe
11
3.4 Výskyt apnoe u novorozenců
12
3.5 Patofyziologie vzniku apnoe
12
3.6 Rizikové faktory vzniku apnoe
13
3.7 Diagnóza
14
3.8 Léčba
16
4. Monitorování vitálních funkcí
17
4.1 Způsoby monitorování apnoe
18
5. Metody návrhu a realizace SW
19
5.1 Blokové schéma SW
19
6. Závěr
20
Literatura
21
Přílohy
22
-4-
Abstrakt
Neonatologie je neustále se rozvíjejícím lékařským oborem, zabývající se mimo jiné
péčí o předčasně narozené, nezralé novorozence. Tato práce blíže seznamuje s problematikou
častého výskytu apnoických stavů u těchto pacientů. Nejdůležitějším prvkem pro správné a
včasné diagnostikování apnoe je monitorování vitálních funkcí apnoického pacienta. Na to
navazujedruhá, praktická část mého projektu, která se věnuje návrhu SW aplikace, která z
trendových dat záznamu vitálních funkcí selektuje časové úseky, které jsou významné z
hlediska výskytu apnoí. Tento SW do budoucna poskytne podporu monitorování výskytu
apnoí z hlediska jejich klasifikace a kvantifikace.
Klíčová slova
neonatologie, nezralý novorozenec, apnoe, apnoická pauza, monitorování vitálních funkcí
-5-
Abstract
Neonatology is still developing branch of medicine, regarding care for prenatal
immature infants. This thesis brings more information abou issues conected with frequent
incidence of apnea of premature infants, it shows possible causes and treatment of this
disorder. The most important matter for early and correct diagnosis of apnoe is monitoring of
vital functions of apnoic infants. This is the subject of the second, practical part of this project
- design of SW application, which selects time ranges important for incidence of apnea
pauses. This SW will provide support for monitoring of apnea incidence in the future.
Key words
neonatology, immature infant, apnea, apnoic pause/spell, monitoring of vital functions
-6-
1.Úvod
V rámci tohoto projektu jsem se blíže seznámila s problematikou výskytu apnoických
stavů u nezralých neonatologických pacientů a vytvořila jsem SW aplikaci v prostředí Matlab,
která je schopná v trendových datech vitálních funkcí pacienta detekovat významné apnoické
stavy tak, aby bylo patrné, čím tyto stavy byly způsobeny a jak dlouho tento stav trval.
Zástava dechu může následovat po poklesu saturace (SpO2) nebo po poklesu srdeční
frekvence (HR z angl. heart rate), může se však projevit i bez předchozího vlivu těchto
parametrů přímou zástavou respirace. Díky vytvořené aplikaci lze tuto příčinu této zástavy
rozpoznat a následně apnoe klasifikovat.
Trendová data, se kterými SW pracuje, jsou pořízená na neonatologickém oddělení
Všeobecné fakultní nemocnice v z 24h off-line záznamu pacientského monitoru. Tento
záznam je vzorkován jednou za minutu a data jsou uložena do souboru s koncovkou csv, se
který já následně zpracovávám.
Projekt má návaznost na studii MUDr. Ivany Vrbové: Facilitace neinvazivních
způsobů ventilační podpory a její význam pro snižování potřeby mechanické ventilace u
nezralých novorozenců.
Cílem mé navazující bakalářské práce je tento SW propracovat a vytvořit grafické
uživatelské rozhranní, které usnadní práci lékařům při diagnostikování apnoických stavů.
-7-
2. Neonatologie
Neonatologie je pediatrický lékařský obor zabývající se komplexní péčí o fyziologické
novorozence, novorozence s vrozenými vývojovými vadami a chorobnými stavy, ale také o
extrémně nezralé děti. Zaměřuje se na fyziologii a patofyziologii poporodní adaptace
novorozence a s tím spojených patologických stavů. V druhé polovině dvacátého století se
s počátkem rozvoje intenzivní péče o nemocné novorozence začala neonatologie profilovat
jako samostatný obor. Pokrok v neonatologické péči posouvá hranici možné záchrany
nezralého novorozence dál, a tak vzrůstá míra přežití novorozenců s extrémně nízkou porodní
váhou. V současné době považujeme za hranici životaschopnosti 24. týden těhotenství.
2.1 Známky nezralosti novorozence
Dle [4] je níže uveden výčet několika důležitých ukazatelů, které se v souvislosti
s nezralostí dítěte můžou projevovat.
Nezralost plic: RDS (Syndrom dechové tísně), v prvních letech života pak
častější výskyt apnoických pauz a SIDS (Syndrom náhlého úmrtí kojenců), častější
respirační infekce, kombinace těžké nedonošenosti a intenzivní péče může vyústit
v bronchopulmonální dysplazii.
Nestabilita krevního oběhu: hypotenze, hypoperfúze.
Poruchy funkce mozku: krvácení do komor, hydrocefalus, dětská mozková
obrna, lehká mozková dysfunkce.
Nezralost GIT (Gastrointestinální trakt): nebezpečí NEC (Nekrotizující
enterokolitida), GER (Gastroesofageální reflux).
Nezralost ledvin: zvýšené ztráty vody.
Relativně velký tělesný povrch, málo podkožního tuku: novorozenec rychle
ztrácí teplo nebo se naopak přehřeje, dochází tak k velkým ztrátám tekutin.
Nezralý imunitní systém.
Nezralost sítnice: při oxygenoterapii může dojít k rozvoji retinopatie.
Krev: častá anémie nedonošených z nedostatečné hemopoézy (krvetvorby),
hemolýzy (rozpad červených krvinek) a častých odběrů. [4]
-8-
3. Apnoe u nezralých novorozenců
Pojmem apnoe rozumíme časový úsek, ve kterém dochází k zástavě dechu. Tato
skutečnost se též nazývá apnoická pauza. Apnoe můžeme také zjednodušeně charakterizovat
jako absenci proudění dýchacího plynu po dobu 20 sekund a více nebo po dobu kratší, je-li
spojena s bradykardií nebo znatelným poklesem saturace (pod 80 %). Předčasně narozené
děti, zejména pak ty narozené před 35. týdnem těhotenství, trpí apnoickými poruchami velmi
často. [1]
3.1 Centrum regulace a kontroly dýchání
Tato část je věnována řídícím mechanismům dýchání, jehož špatným vyvinutím
dochází k častému vzniku apnoe, následující informace vycházejí ze studie [5].
Přechod z prenatálního do neonatálního života vyžaduje, aby se novorozenci vyvinul
dostatečně stabilní respirační systém, který bude zajišťovat úspěšnou výměnu dýchacích
plynů. Nedostatečné vyvinutí respirační řídící jednotky u některých předčasně narozených
dětí ústí posléze v apnoické pauzy s různou délkou trvání. Tito novorozenci potřebují
následně farmakologický zákrok nebo ventilační podporu.
3.1.1 Ventilační odpověď na hyperkapnii
Předpokládá se, že apnoe z nedozrálosti je způsobena nedostatečným
vyvinutím části mozkového kmene, která generuje dechový rytmus. Tato část je
v blízkosti místa centrální CO2 chemosenzitivity. Výzkum soustředěný na lokalizaci
míst s chemosenzory prokázal, že chemosenzitivní nervové elementy povrchu
ventrolaterální (předostranné) prodloužené míchy hrají klíčovou roli v regulaci
dechové aktivity a ventilační odpovědi na CO2. Ačkoli v nedávné době více
fyziologických dat prokázalo přítomnost chemosenzitivních míst v regionu mimo
ventrolaterální prodlouženou míchu, fyziologické studie stanovily primární důležitost
pro chemosenzitivní receptory ventrální prodloužené míchy.
S postupujícím postnatálním věkem u předčasných novorozenců byl jasně
prokázán vzrůst ventilační odpovědi na CO2. Navíc u apnoických předčasných
novorozenců jsou hyperkapnické ventilační odpovědi zvláště narušeny. Zatímco
dospělí zvyšují svou ventilaci jak zvětšením objemu vdechovaného vzduchu, tak
-9-
zrychlenou frekvencí dýchání, předčasní novorozenci neprojevují zvýšenou frekvenci
jako odpověď na CO2. Tato poněkud unikátní odpověď respiračního načasování
během hyperkapnie je spojená s relativním prodloužením délky trvání výdechu.
3.1.2 Ventilační odpověď na hypoxii
Pokles parciálního tlaku kyslíku (PaO2) a kyslíkové denaturace je typickou
odpovědí na apnoe u předčasných novorozenců, ačkoliv míra tohoto poklesu se liší.
Pravděpodobně je pokles oxygenace přímo spojen s délkou trvání apnoe a počátečním
stavem PaO2. Bradykardie, která doprovází apnoe, a výsledná denaturace jsou
přisuzovány hypoxické stimulaci chemoreceptorů v glomus caroticum při chybějícím
naplnění plíce vzduchem. Nicméně bradykardie může také vést v apnoe bez
měřitelného poklesu saturace, za předpokladu silného vagálně zprostředkovaného
fenoménu, který nemusí být nutně vyvolán hypoxemií.
3.1.3 Ventilační odpověď podrážděním hrtanu
Stimulace sliznice hrtanu, ať už chemicky či mechanicky, zabraňuje u lidí i
zvířat dýchání a způsobuje apnoe. Tímto reflexem vyvolaná apnoe je zprostředkovaná
horními hrtanovými dostředivými nervy. Reflexní apnoe je podle důkazu na zvířecích
modelech spojena s kontrakcí svalu spojující štítnou a hlasivkovou chrupavku
(musculus thyroarytenoideus), což způsobuje uzavření štěrbiny a zamezení polykacích
pohybů, které signalizují aktivní stimulaci z dechového centra mozkového kmene.
3.2 Klíčové symptomy novorozence procházejícím apnoickým stavem
Na dítěti, které prochází stavem apnoické pauzy se můžou podle [7] projevovat následující
symptomy:
zástava dechu na dobu 15 až 20 sekund,
pokles srdeční frekvence pod 80 úderů/min,
poblednutí nebo cyanóza (modravé zbarvení) zejména v oblasti kolem úst.
U novorozenců jsou pauzy v srdeční a dechové frekvenci běžné. Fyziologická hodnota
srdeční frekvence u novorozenců je 120 až 160 úderů/min. Mnoho dětí má občasné poklesy
- 10 -
srdeční frekvence. Tyto poklesy jsou považovány za fyziologické, pokud je srdeční rytmus
sám schopen vrátit se do původního stavu a pokud se v průběhu poklesu srdeční frekvence
nevyskytla žádná dechová pauza nebo změna barvy kůže dítěte. Za patologické se pokládá,
pokud klesne srdeční frekvence pod 80 úderů za minutu a dítě zbledne nebo zmodrá.
Novorozenci běžně dýchají 20 až 60krát za minutu a někdy přestanou náhle dýchat na 10 až
12 sekund.
3.3 Typy apnoe
U předčasně narozených dětí se může vyskytovat několik typů apnoe, blíže o nich
hovořím v následujících odstavcích, toto rozdělení je podloženo [1].
Centrální apnoe má původ v centrálním nervovém systému (CNS) a je
charakterizována absencí proudění plynu bez dechového úsilí. Dítě před narozením dýchat
nepotřebuje, získává totiž kyslík z placenty své matky. Po narození dítě potřebuje pravidelně
dýchat, aby získalo dostatek kyslíku. Mozek kontroluje dechovou frekvenci a rytmus. Mozek
předčasně narozeného dítěte však není ještě připraven na nepřetržité dýchání, a tak dítě někdy
dýchat přestane. Apnoe způsobená nedostatečným vyvinutím mozku se nazývá centrální
apnoe. Centrální apnoe zpravidla u dítěte vymizí s dozráním mozku, nejčastěji 34 až 36 týdnů
po početí.
Obstruktivní apnoe je charakterizována setrvávajícím dechovým úsilí, které nevede
k proudění plynu. Tento druh apnoe se objevuje tehdy, jsou-li dýchací cesty novorozence
nezpevněné a dojde k jejich zablokování. Tato blokace může být způsobena hlenem nebo
překroucením dýchacích cest podmíněným špatným postavením těla. Dítě se snaží dýchat, ale
kvůli špatné prostupnosti dýchacích cest nemůže. Odsátím hlenu z dýchacích cest nebo
změnou polohy dítěte se obvykle problému zbavíme. Přirozeným růstem a postupným
vývojem tkáně dýchacích cest tento problém vymizí.
Smíšená apnoe je kombinací centrální a obstruktivní apnoe a je nejčastějším typem
apnoe předčasně narozených dětí.
Periodické dýchání definované jako tři a více opakování apnoických pauz trvajících 3
sekundy a více s 20s periodou jinak normální respirace, je běžné v novorozeneckém období.
Momentálně není známo, jestli existuje spojení mezi apnoe a periodickým dýcháním.
- 11 -
3.4 Výskyt apnoe u novorozenců
Výskyt apnoe u zralých dětí narozených v termínu nebyl doposud dostatečně určen.
Více než 50 % novorozenců s porodní váhou <1 500 g a 90 % novorozenců s porodní váhou
<1 000 g bude apnoe trpět. Nejčetnějším typem je již zmíněná smíšená apnoe, dále následuje
centrální a poté obstruktivní apnoe. [1]
Apnoe se může objevit jednou nebo vícekrát během dne. Čím více je dítě nezralé, tím
častěji se u něj apnoické pauzy objevují. Postupným vývojem dítěte apnoe obvykle vymizí.
Častější výskyt je též zaznamenán u nezralých dvojčat. [7]
Ačkoli se apnoe může vyskytnout kdykoli během neonatálního období, pokud se
objeví během prvních 24 h života dítěte, nejedná se o apnoe z nevyzrálosti. Apnoe vyskytující
se během této doby je spojována s novorozeneckými a mateřskými podmínkami (např.
neonatální sepse, hypoglykémie, intrakraniální hemoragie, mateřská předporodní léčba
hořčíkem, matčino vystavování se narkotikům).
Pokud se apnoe objeví po prvních 24 h života a není spojená s dalšími patologickými
stavy, může být pokládána za apnoe z nevyzrálosti. Apnoe se může také objevit po ukončení
kojení z prodlouženého setrvání na ventilátoru a může být spojená s přerušovanou hypoxií
vzniklou po hypoventilaci nebo atelektáze (neprovzdušenosti plic). [1]
3.5 Patofyziologie vzniku apnoe
Apnoe má pravděpodobně běžný patofyziologický původ. Ačkoli nebyla přesná
patofyziologie této příhody dosud přesně objasněna, existuje několik teorií, které vysvětlují
příčinu vzniku apnoe. [1]
Nevyzrálost centra dechového řízení je velmi častým důvodem vzniku apnoe
u nedozrálých novorozenců. (viz 3.1)
Spánkové stavy můžou také hrát důležitou roli v rozvoji apnoe u předčasně
narozených dětí. Přesun z jednoho spánkového stavu do jiného je často
charakterizován nestabilitou respirační aktivity v dospělosti. Předčasně narozené děti
spí téměř 80 % času a mají problém přecházet mezi spánkem a bdělým stavem. To
může být taktéž spojeno se zvýšeným rizikem vzniku apnoe.
- 12 -
Obranné reflexy jako jsou apnoické odpovědi na nežádoucí škodlivé látky
v dýchacích cestách, můžou také hrát roli v apnoických příhodách u novorozenců.
Svalová slabost. Celková svalová slabost (dýchacích svalů a svalů
umožňujících průchodnost dýchacích cest) hraje také roli v patofyziologii.
Všechny tyto faktory poukazují na nevyvinutý kontrolní a regulační
mechanismus předčasně narozených dětí novorozenců.
Pokud nedozrálost nezpůsobuje nefunkčnost na úrovni mozkového kmenu,
musí být přezkoumány periferní a centrální chemoreceptory. Kombinace nedozrálých
dostředivých impulzů do respiračních center zároveň s nedozrálostí odstředivých cest
z těchto receptorů dávají vzniknout špatnému dechovému řízení.
Některé další sekundární patologické stavy mohou také vést k apnoe u
novorozenců. Následující nemoci bývají podle [1] spojeny s apnoe v neonatálním
období.
hypotermie a hypertermie,
metabolické poruchy jako je hypoglykémie nebo hyponatrémie,
sepse,
anémie,
hypoxémie,
abnormality centrální nervové soustavy (CNS) jako je intraventrikulární
hemoragie (IVH) nebo mrtvice,
nekrotizující enterokolitida (NEC),
užívání léků a následky léčby (předporodní hořčíková terapie matky),
gastroesofageální reflex (GER).
3.6 Rizikové faktory vzniku apnoe
Předčasné narození je největším rizikem vzniku apnoe. Jelikož se uvažuje, že apnoe
vzniká sekundárně na základě nevyzrálého respiračního řídícího mechanismu, tvrzení platí
zejména pro novorozence s extrémně nízkou porodní váhou.
Spánková poloha. Kampaň "back to sleep" (poloha na břiše) z roku 1992 vedla k 40%
snížení vzniku syndromu náhlé novorozenecké smrti.
Neurologická onemocnění. Jelikož dýchání závisí na propojení určitých funkcí CNS,
dítě s jistými neurologickými nemocemi může být vystaveno většímu riziku vzniku apnoe.
- 13 -
Takovými
nemocemi
jsou
například
zánět
CNS
a
strukturální
abnormality
(např.holoprosencefálie) a periferní onemocnění zahrnující Werdnig-Hoffmannův syndrom či
myastenia gravis.
Gastroesofageální reflux. Jeho vztah k apnoe byl již mnohokrát diskutován; některé
studie neprokázaly vztah k apnoe z nedozrálosti, avšak GR bývá příčinou apnoe u donošených
novorozenců. [1]
3.7 Diagnóza apnoe
Stanovení apnoe není zdaleka jednoduché, pro její diagnostikování je nutná dostatečná
míra podezření. Pokud je zjevná apnoe zaznamenána, je vyžadováno celkové vyšetření pro
stanovení diagnózy a vytvoření logického léčebného postupu. [1]
Monitorování rizikového novorozence. Všichni předčasní novorozenci by měli být
blíže monitorováni. Větší pozornost by měla být kladena na monitorování novorozenců na
JIP. Předčasní novorozenci jsou běžně připojeni na monitor snímající pouze srdeční aktivitu, a
tak u nich apnoe může být rozpoznána pouze tehdy, pokud srdeční frekvence klesne pod limit
spouštějící alarm monitoru (obvykle 80 úderů/ min). V tomto případě mohou novorozenci
trpět silnou hypoxií předtím, než se rozvine bradykardie, nebo mohou mít apnoe se značnou
hypoxií avšak bez poklesu srdeční frekvence. Aby byla apnoe rozpoznána, měly by být tyto
děti pod neustálým monitorováním respirační aktivity nebo oxygenace, za použití
transkutánní nebo pulzní symetrie.
Tělesná prohlídka. Zřetel by měla být brána taktéž na tělesné nálezy, jako jsou
letargie, hypotermie nebo hypertermie, cyanóza a dechové úsilí. Důkladná tělesná prohlídka
by měla zahrnovat i neurologické testy. Níže je uveden výčet vyšetření, které by měly být
provedeny před stanovením celkové spolehlivé diagnózy.
Laboratorní testy
Krevní obraz, zahrnující kompletní počet krvinek, krevních destiček a sérii Creaktivních proteinů (CRP) pomůže vyloužit sepsi a anémii.
Pulzní oxymetrie poukáže na hypoxii.
Hladina glukózy, elektrolytů a vápníku v séru pomůže při diagnostikování
metabolických poruch.
- 14 -
Radiografické testy
RTG hrudníku detekuje patologické změny na plicích (pneumonii, atelektázu,
únik vzduchu).
RTG břicha detekuje NEC (nekrotizující enterokolitidu).
Sono hlavy detekuje IVH (intraventrikulární hemorágie) nebo další poruchy
CNS.
CT (computed tomography) snímek hlavy může být také vhodná pro děti
s viditelným neurologickým onemocněním. [1]
Další vyšetření
Elektroencefalografie. Elektroencefalogram (EEG) může být nezbytný
pro kompletní diagnózu, pokud přetrvávají nezodpovězené otázky ohledně
neurologického stavu dítěte.
Pneumografie. Pneumograf je dalším nástrojem pro diagnostikování
apnoe. Pneumografie je obzvláště užitečná u dětí, u nichž příčina apnoe
doposud nebyla stanovena. Hrudní vedení poskytují stopu, která podává
nepřetržité zaznamenávání srdeční frekvence, pohybů hrudníku, pulzní
symetrie a proudu vzduchu přes nazální termistor. Díky nazálnímu termistoru
může být snadno odlišena centrální apnoe od obstruktivní. Přidáním pulzního
oxymetru poznáme, jestli během apnoické příhody došlo k denaturaci či
poklesu srdeční frekvence. Toto rozlišení je důležité pro léčbu poruchy a mělo
by vést konkrétně k druhu apnoe, která je zaznamenána. Dalším důležitým
prvkem pro celkové vyhodnocení apnoe je pH sonda pro detekci
gastroesofageálního refluxu (GER).
Polysomnografie. Jedná se o zřídka využívaný test. Ve výzkumných
centrech je polysomnograf používán pro důkladnější prostudování apnoe. Tato
studie nejenom že rozpozná typ apnoe, která se objeví, umí ale také určit
stadium spánku, v němž proběhla.
3.8 Léčba
Léčba apnoe musí být navržena pro každého pacienta individuálně tak, aby chránila
dítě před zástavami dechu v době, kdy dítě dozrává. Čím je dítě nezralejší, tím vážnější apnoe
se může vyskytnout. Pokud se apnoické pauzy opakují často nebo trvají dlouhou dobu, je
- 15 -
zapotřebí velká stimulace dítěte, aby začalo znovu dýchat. Níže uvádím rozbor léčebných
postupů, které se v případě apnoe aplikují.
Specifická léčba. Pokud je jednoznačná příčina apnoe určena, v souladu s tímto
faktem by měla být léčba vedena. Například sepse by měla být léčena antibiotiky,
hypoglykemie glukózovou infúzí, abnormality elektrolytů a anemie by měly být vyrovány.
Celková léčba. Pokud příčina apnoe rozpoznána není, nebo pokud rozpoznaná příčina
není ochotná léčbu přijmout, existuje několik přístupů, jak s léčbou začít.
Doplňkový
kyslík. Vyšší koncentrace kyslíku
v okolí bude
prokazatelně zmírňovat apnoické pauzy. U této terapie však vyvstávají obavy
ze zhoršující se ROP (retinopatie z nedozrálosti), proto by oxygenace měla být
dostatečně monitorována. [1]
CPAP (continuous positive airway pressure) je úspěšně používánou
metodou, která pravděpodobně spočívá na stejném principu jako doplňková
oxygenace. Nasální CPAP je systém, který nosem pumpuje pod tlakem kyslík
do dýchacích cest a plic dítěte. CPAP může redukovat počet apnoických pauz a
je často pomocným prostředkem pro obstruktivní apnoe. Dítě nevyvíjí velkou
dechovou práci, protože tlak z CPAP přístroje pomáhá udržovat dýchací cesty
otevřené. Tato metoda je invazivním léčebným přístupem a měla by být
použita pouze při selhání dalších metod. [6]
Farmakologická léčba. Pokud výše zmíněné metody selžou, dalším
přístupem k léčbě je podávání respiračních stimulantů. Těmi nejčastějšími jsou:
teofilin,
kofein
a doxapram. [1]
Mechanická ventilace. Apnoe u některých novorozenců přetrvává i po
farmakologické léčbě. Pokud se jedná o těžkou formu apnoe, která je spojena
s hypoxií nebo znatelnou bradykardií, může být indikována intubace a
mechanická ventilace. Trubička je umístěna pusou do trachey. Ventilátor
pumpuje okysličený vzduch pod tlakem do plic a poskytuje tak dítěti extra
nádechy. Dítě je na nějaký čas připojeno k ventilátoru, aby získalo čas k růstu a
vyvíjení se. Po několika dnech či týdnech je odpojeno a zjišťuje se, zda je
schopno samo dýchat. Někdy je potřeba více pokusů, než je dítě schopno samo
dýchat a zůstat tak od ventilátoru odpojeno. [6]
- 16 -
Pokud je nález na plicích negativní, dítě by mělo být ventilováno
minimálním tlakem (PIP = possitive inspiratory pressure: 13-14 cm H2O a
PEEP = peak end-expiratory preasure: 4-5 cm H2O) s nízkou frekvencí (2025x/min). Tato metoda je efektivní u všech typů apnoe. [1]
4. Monitorování vitálních funkcí
Jelikož jsou předčasní a nemocní novorozenci náchylní k výskytu apnoe, jsou všechny
tyto děti hospitalizované na speciálním novorozeneckém oddělení napojené na monitor, který
nepřetržitě měří srdeční a dechovou frekvenci. Tento typ monitoru se nazývá kardiorespirační
monitor. Pokud dítě přestane na delší dobu dýchat nebo jeho srdeční frekvence příliš
poklesne, monitor upozorní personál spuštěním alarmu. Sestra ihned zkontroluje, zda dítě
potřebuje pomoc.
Neonatální monitorování sleduje životní fyziologické parametry novorozenců.
Monitorování novorozenců je starým biologickým fenoménem. Všechny druhy zvířat sledují
po narození své potomky, přičemž používají smyslové orgány čichu, chutě, zraku, hmatu a
sluchu. Kriticky nemocní novorozenci jsou speciální skupinou pacientů, kterou tvoří jak
předčasně narození novorozenci, tak děti narozené v termínu, avšak trpící vážnou chorobou
získanou během těhotenství nebo těsně po porodu. Předčasní novorozenci jsou ti narozeni po
těhotenství trvajícím 37 týdnů či méně. Kriticky nemocní předčasní novorozenci můžou vážit
pouhých 500 g a jejich velikost se často blíží velikosti ruky dospělého člověka, navíc jsou
velmi náchylní k okolním škodlivým vlivům. Předčasní novorozenci jsou obvykle sledováni
v neonatálních inkubátorech na oddělení Neonatologické jednotky intenzivní péče (NJIP).
V posledních desetiletích postoupil obor neonatologie velmi kupředu. Souvislé monitorování
novorozenců poskytuje zásadní parametry pro určování diagnóz, může tudíž být včas
zahájena adekvátní léčba. Pokroky v léčbě v posledních desetiletích vykazují vyšší míru
přežití pacientů. Výsledkem je, že novorozenci narození po 25 týdnech prenatálního vývoje
můžou s náležitou lékařskou péčí na NJIP přežít. Inkubátory jsou využívány pro stále mladší
novorozence, jejichž přežití a naděje na dlouhodobé zdraví velmi záleží na spolehlivém a
pohodlném zdravotním monitorovacím systémů. [2]
Všichni novorozenci narozeni před 34. týdnem těhotenství by měli být monitorováni
alespoň první týden života, popřípadě alespoň 7 dní dokud nevymizí apnoické epizody.
- 17 -
Novorozenci po 34. týdnu těhotenství vyžadují monitorování pouze v případě přítomnosti
dalších onemocnění.
4.1 Způsoby monitorování apnoe
Senzory pohybu. Tyto monitory interpretují hrudní a břišní pohyby jako je respirace.
Obecně tyto monitory nedokážou diagnostikovat obstruktivní apnoe a nemusejí rozeznat
pohyby těla od dýchání.
Monitory založeny na změnách hrudní impedance. Tyto monitory převádějí hrudní
impedanci, která se objevuje během dýchání, na dechovou aktivitu. Tyto monitory taktéž
nedokážou diagnostikovat apnoe.
Pulzní oxymetry. Tento způsob monitorování je běžně používán ke sledování apnoe.
Tyto monitory detekují změny srdečního rytmu a saturace jako následky anoických pauz.
Možnost detekce pohybů hrudníku u těchto monitorů chybí.
Monitory pro apnoe založeny na pohybech hrudníku pravděpodobně nezachytí výskyt
obstruktivní apnoe. Monitory se zařízením pro měření srdečního rytmu a saturace jsou
užitečné pro monitorování významných apnoických stavů u předčasných novorozenců. [6]
- 18 -
5. Návrh aplikace SW
Praktická část projektu spočívala ve vytvoření SW aplikaci v prostředí Matlab, která
by byla schopná v trendových datech vitálních funkcí pacienta detekovat významné apnoické
stavy.
Trendová data, která byla SW zpracovávána, pochází z 24h off-line záznamu
monitorovaných vitálních funkcí. Tento záznam je vzorkován tak, že získáváme 1 hodnotu
každé vitální funkce každou minutu. Tyto hodnoty jsou souhrnně uloženy do souboru se
zkratkou csv (comma-separand value). S tímto souborem už dále pracuje mnou vytvořený
SW. Ten soubor nejprve načte a rozdělí od hodnoty jednotlivých vitálních funkcí do sloupců.
Následuje stanovení mezních hodnot vitálních funkcí, které chceme považovat za referenční.
Aplikace vyhledá místa, kde došlo k poklesu hodnoty pod námi zadanou mez. Dále této
hodnotě přiřadí časový úsek 10 minut před a 20 minut po poklesu. Tyto významné časové
úseky graficky zobrazí. Současně zobrazí i průběhy ostatních vitálních funkcí v tomto čase, a
tudíž je možné porovnat, poklesem jaké hodnoty byla zástava dechu způsobena a kdy
k zástavě došlo
5.3 Blokové schéma SW
Obr 3-1: Blokový diagram vytvořeného SW
- 19 -
6. Závěr
V průběhu tohoto projektu jsem se hlouběji seznámila s oborem neonatologie a
problematikou výskytu apnoe u nedozrálých novorozenců.
V rámci praktické části jsem vytvořila program, který dokáže v souboru dat pořízených
z pacientského monitoru vyhledat významné poklesy hodnot vitálních funkcí, které značí
pravděpodobný výskyt apnoické pauzy novorozence.
V tomto projektu budu i nadále pokračovat v rámci své bakalářské práce. Soustředím se
zejména na propracování SW aplikace, tvorbu GUI (grafické uživatelské rozhranní),
získávání a zpracování dat dalších pacientů cílové skupiny a aplikaci SW do lékařské praxe.
Projekt bude mít i nadále návaznost na studii MUDr. Ivany Vrbové s názvem Facilitace
neinvazivních způsobů ventilační podpory a její význam pro snižování potřeby mechanické
ventilace u nezralých.
- 20 -
Literatura
[1] Gomella, T. L. Neonatology: Management, Procedures, On-Call Problems, Diseases and
Drugs, ed. Fifth Edition, McGraw Hill Professional, 2004, ISBN: 0-07-138918-0, str.
[2] Chen, W., Oetomo, B. S., Feis, L. Neonatal Monitoring Technologies: Design for
Integrated Solutions Chapter 45, Neonatal Monitoring: Current Practise and Future Trends,
str. 939-940
Dostupný na World Wide Web: <http://www.igiglobal.com/viewtitlesample.aspx?id=40684>
[3] Paul, K., Melichar,J., Miletín, J., Dittrichová, J. Differential diagnosis of Aeneas in
preterm infants.
[4] Neonatologie [online]. Dostupný na World Wide Web:
<www.freewebs.com/langenbeck/Neonatologie.doc> str. 208-211, 524-530
[5] Martin, R. J., Abu-Shaweesh, J. M. Control of Breathing and Neonatal Apnea, Biology
of Neonate, Leden 2005
[6] Aggarval, R., Singhal, A., Deorari, A. K., Paul, V. K. Apnea in the Newborn
Dostupný na World Wide Web: <http://www.newbornwhocc.org/pdf/Apnea.pdf>
[7] Bromberger, P. Apnea of Prematurity. Rely Health, 2011.
Dostupný na World Wide Web: <http://cpnonline.org/CRS/CRS/pa_apnea_pep.htm>
- 21 -
Přílohy
Příloha 1 – SW aplikace pro detekci apnoických pauz
clear all;
% function file = openFile
% nacte data ze vstupniho souboru
clear all;
clc;
%otevreni csv souboru a nahrani dat do tabulky
[FileName_csv] = uigetfile ('*.*','Vyberte soubor s daty z přístroje
DRAGER');
fid_csv=fopen (FileName_csv);
data_csv=textscan(fid_csv,'%s %s %d %d %d %*s %*s %*s %d %*s %*s %*s %*s
%*s %*s %*s %*s', 'delimiter', ',', 'treatAsEmpty', {'***','+++','--','///','...','APN','*A*','*L*','*U*','ASY'}, 'HeaderLines', 3,
'EmptyValue', 0); % Read data from DRAGER
fclose (fid_csv);
% vytvoreni radkovych vektoru: date (YYYY MM DD), time (HH MM SS), SaO2
date_csv=strcat (data_csv{1,1}, data_csv{1,2});
date_csv_vectorized=datevec(date_csv, 'mm/dd/yyHH:MM');
date_csv_vectorized(:,6)=[];
%vyhledavani podlimitnich hodnot
cas2=[date_csv_vectorized(:,3) +
(date_csv_vectorized(:,4)*0.01)+(date_csv_vectorized(:,5)*0.0001)];
%vytvoreni casove osy
k=1500;
%vyhledavani podlimitnich hodnot HR (HR<=80)
hr=0;
z1=zeros(1500,1);
for i = 1:k
if (data_csv{1,3}(i,1) <= 80) && (data_csv{1,3}(i,1) ~= 0)
z1(i,1)=data_csv{1,3}(i,1);
hr=hr+1;%celkovy pocet poklesu
if z1(i,1)~= 0 %vyhledání nenulových hodnot ve vektoru z1 a
jejich zobrazení v intervalu i-10:i+20
z1(i-10:i+20)=data_csv{1,3}(i-10:i+20);
subplot(5,1,1);plot(cas2,z1,'r');title('HR')
end
end
end
%vyhledavani podlimitnich hodnot SpO2 (SpO2<=60)
spo2=0;
z2=zeros(1500,1);
for i = 1:k
if (data_csv{1,4}(i,1) <= 60) && (data_csv{1,4}(i,1) ~= 0)
z2(i,1)=data_csv{1,4}(i,1);
- 22 -
spo2=spo2+1;%celkovy pocet poklesu
if z2(i,1)~= 0
z2(i-10:i+20)=data_csv{1,4}(i-10:i+20);
subplot(5,1,2);plot(cas2,z2,'b');title('SpO2')
end
end
end
%vyhledavani podlimitnich hodnot RESP (RESP<=20)
resp=0;
t=1:1500;
z3=zeros(1500,1);
for i = 1:k
if (data_csv{1,5}(i,1) <= 20) && (data_csv{1,5}(i,1) ~= 0)
z3(i,1)=data_csv{1,5}(i,1);
resp=resp+1;%celkovy pocet poklesu
if z3(i,1)~= 0
z3(i-10:i+20)=data_csv{1,5}(i-10:i+20);
subplot(5,1,3);plot(cas2,z3,'g');title('RESP')
end
end
end
%vyhledavani podlimitnich hodnot PULZ (PULZ<=130)
puls=0;
t=1:1500;
z4=zeros(1500,1);
for i = 1:k
if (data_csv{1,6}(i,1) <= 130) && (data_csv{1,6}(i,1) ~= 0)
z4(i,1)=data_csv{1,6}(i,1);
puls=puls+1; %celkovy pocet poklesu
if z4(i,1)~= 0
z4(i-10:i+20)=data_csv{1,6}(i-10:i+20);
subplot(5,1,4);plot(cas2,z4,'y');title('PLS');
end
end
end
%vykresleni vsech poklesu (intervalu) u vsech 4 parametru
subplot(5,1,5),plot(cas2,z1,'r',cas2,z2,'b',cas2,z3,'g',cas2,z4,'y');
xlabel('čas') % popis osy x
legend('HR', 'SpO2', 'RESP','PLS')
- 23 -