Distortion of the Intracranial Pressure Waveform by Extraventricular Drainage System
Distortion of the Intracranial Pressure Waveform by Extraventricular Drainage System
复制标题
脑室外引流系统导致颅内压波形畸变
DOI：
10.1109/tbme.2020.3036283
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发表时间：
--
影响因子：
4.6
通讯作者：
T. Heldt
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
D. Teichmann;J.C. Lynch;T. Heldt
目的探讨室外引流（EVD）系统获得的颅内压（ICP）波形测量是否适合计算颅内弹性（ICE）或脑血管压力自动调节（PAR）指数。方法通过EVD系统的阶跃和频率响应研究EVD系统的传递特性，重点关注0.02至0.065 Hz的低频（LF）范围（对PAR很重要）以及系统第一共振频率的位置（对于 ICE 很重要）。还研究了打开 EVD 远端引流脑脊液的影响以及截留气泡的存在。结果 EVD 系统表现出低于 4 Hz 的第一谐振频率，导致测量的 ICP 波形显着失真。仅当 EVD 关闭时，低频范围内的频率响应才保持平坦。打开漏极会导致直流以上整个频率范围内的幅度和相位下降。靠近 EVD 导管尖端的气泡会影响 LF 范围，而靠近压力传感器的气泡会进一步降低第一谐振频率。对实际 ICP 波形的测试证实了 EVD 引起的波形失真，可能导致错误的 ICE 估计。结论基于 EVD 的 ICP 测量会扭曲波形形态。基于 LF 信息的 PAR 索引仅在 EVD 关闭时才有效。应避免基于 EVD 的 ICE 估计。如果手头只有 EVD 导出的 ICP 信号，则应严格质疑用于导出有关 ICE 和 PAR 信息的 ICP 波形分析。
ObjectiveTo investigate whether intracranial pressure (ICP) waveform measurements obtained from extraventricular drainage (EVD) systems are suitable for the calculation of intracranial elastance (ICE) or cerebrovascular pressure autoregulation (PAR) indices.MethodsThe transfer characteristic of an EVD system is investigated by its step and frequency responses with focus on the low frequency (LF) range from 0.02 to 0.065 Hz (important in PAR) and the location of the system's first resonance frequency (important for ICE). The effects of opening the distal end of the EVD for drainage of cerebrospinal fluid and the presence of trapped air bubbles are also investigated.ResultsThe EVD system exhibits a first resonant frequency below 4 Hz, resulting in significant distortion of the measured ICP waveform. The frequency response in the LF range only remains flat when the EVD is closed. Opening the drain results in drops in magnitude and phase along the entire frequency range above DC. Air bubbles close to the EVD catheter tip affect the LF range while an air bubble close to the pressure transducer further decreases the first resonant frequency. Tests with actual ICP waveforms confirmed EVD-induced waveform distortions that can lead to erroneous ICE estimation.ConclusionEVD-based ICP measurements distort the waveform morphology. PAR indices based on LF information are only valid if the EVD is closed. EVD-based ICE estimation is to be avoided.SignificanceICP waveform analyses to derive information about ICE and PAR should be critically questioned if only EVD derived ICP signals are at hand.
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