Vyhodnocování apnoických pauz u nezralých novorozenců

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: [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: [7] Bromberger, P. Apnea of Prematurity. Rely Health, 2011. Dostupný na World Wide Web:

- 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 -