Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/128830
Author(s): Daniel da Silva Areias
Title: Evaluation of Heart Rate Variabilty After Cerebral Injury in ICU Patients
Issue Date: 2020-05-11
Abstract: Introduction: Autonomic dysfunction affecting internal homeostasis, namely cardiovascular control is a frequent phenomenon after acute brain injury. The inclusion of orthostatic training with the tilt table in the rehabilitation protocols of these patients, may improve cerebral autoregulation and induce faster recovery of sensorimotor, balance and autonomic systems. Purpose: Preliminary pilot study to describe the systemic and cerebral physiological adaptation of critically ill patients with acute brain injury submitted to orthostatism using the tilt table. Methods: Rehabilitation with orthostatism was applied to patients recovering from acute brain injury admitted in a Neurocritical care unit (NCCU). The orthostatic trial was achieved according to the tilt table protocol: the body position was gradually elevated from 0º to 60º. For each slope degree 0º, 15º, 30º, 45º and 60º, the patient stayed in the same position for 15 minutes. The trial was concluded by gradually lower the slope every 5 min for 15º until the 0º position was reached. During the procedure we continuously recorded arterial blood pressure, electrocardiogram (ECG), heart rate and cerebral oximetry with near-infrared spectroscopy (NIRS). We made offline analysis of cerebrovascular reactivity index using cerebral oximetry (COx), heart rate variability in frequency domain and baroreflex. Data recording and processing was performed using ICM+ software ® developed at Cambridge University. Results: We studied 7 patients (mean age 58) with acute brain injury (3 Traumatic Brain Injury, 3 Intracerebral Haemorrhage and 1 Acute Hydrocephalus). The median Glasgow Coma Scale (GCS) was 11(1), the mean Simplified Acute Physiology Score (SAPSII) was 31±23, the mean length of stay in NCCU and hospital was 67±26 and 107±26, respectively. In supine position, baroreflex sensitivity (BRS) and heart rate variability (HRV) total power was decreased. Low-frequency (LF) and high-frequency (HF) components of HRV were decreased and HRV LF/HF ratio was increased. Cerebral autoregulation, expressed by COx, remained mostly under 0.3 during orthostatism. During tilt test only Heart Rate demonstrated an increase with statistical significance from 15º to 45º and 60º (83 vs 94, p=0.037) and (83 vs 95, p=0.037). No other statistical difference was identified during orthostatism. Conclusion: The results of this pilot study in acute brain injury patients submitted to orthostatism challenge demonstrate that it is feasible to apply the tilt table in an acute care setting. The increase of HRV LF/HF and decrease of BRS suggest sympathetic predominance supporting autonomic nervous system impairment. The clinical relevance of online monitoring of cerebral autoregulation with COx during the tilt test warrants further evaluation.
Description: Introdução: Disfunção autonómica afeta a homeostasia interna, principalmente o controlo cardiovascular e é um fenómeno frequente após lesão cerebral aguda. A inclusão do treino ortostático com a mesa basculante nos protocolos de reabilitação destes doentes pode melhorar a autorregulação cerebral e promover uma recuperação sensoriomotora, autonómica e de equilíbrio mais rápida. Objetivo: Estudo piloto preliminar para descrever a adaptação fisiológica sistémica e cerebral de doentes críticos com lesão cerebral aguda quando submetidos ao ortostatismo usando a mesa basculante. Métodos: Reabilitação com ortostatismo foi aplicada em doentes a recuperar de uma lesão cerebral aguda admitidos na unidade de Neurocríticos (UNC). A prova ortostática foi executada de acordo com o protocolo da mesa basculante: a posição corporal foi gradualmente elevada de 0º até 60º. Para cada grau de inclinação 0º, 15º, 30º, 45º e 60º, o doente ficou na mesma posição por 15 minutos. A prova foi concluída diminuindo gradualmente a inclinação em 15º a cada 5 minutos até atingir a posição de 0º. Durante o processo registamos continuamente a pressão arterial sanguínea, eletrocardiograma (ECG), frequência cardíaca e oximetria cerebral com a espetroscopia no infravermelho próximo (NIRS). Fizemos uma análise offline do índice de reatividade cerebrovascular usando a oximetria cerebral (Cox), variabilidade da frequência cardíaca no domínio da frequência e barorreflexo. O registo e processamento dos dados foi feito usando o software ICM+ desenvolvido na Universidade de Cambridge. Resultados: Estudamos 7 doentes (media de idades 58) com lesão cerebral aguda (3 Traumatismos Cranioencefálicos, 3 Hemorragias Intracerebrais e 1 Hidrocefalia aguda). A mediana da Escala de Coma de Glasgow (ECG) foi 11(1), a média do score fisiológico agudo simplificado (SAPSII) foi 31±23, a média do tempo na UNC e hospital foi 67±26 e 107±26, respetivamente. Na posição supina, a sensibilidade do barorreflexo (SBR) e a variabilidade da frequência cardíaca (VFC) total estavam diminuídas. Os componentes de baixa frequência (LF) e de alta frequência (HF) da VFC estavam diminuídos e o rácio LF/HF estava aumentado. A autorregulação cerebral, expressa pelo COx, manteve-se maioritariamente abaixo de 0.3 durante o ortostatismo. Durante o teste de tilt apenas a frequência cardíaca demonstrou um aumento com significância estatística dos 15º para os 45º e 60º (83 vs 94, p=0.037) e (83 vs 95, p=0.037). Mais nenhuma diferença estatisticamente significativa foi identificada durante o ortostatismo. Conclusão: Os resultados deste estudo piloto em doentes com lesão cerebral aguda quando submetidos ao ortostatismo demonstrou que é possível aplicar mesa basculante em ambiente de cuidados agudos. O aumento do rácio LF/HF e diminuição da SBR sugere predomínio simpático, o que apoia disfunção do sistema nervosa autónomo. A relevância clínica da monotorização online da autorregulação cerebral com o COx durante o teste de tilt requere investigações futuras.
Subject: Medicina clínica
Clinical medicine
Scientific areas: Ciências médicas e da saúde::Medicina clínica
Medical and Health sciences::Clinical medicine
URI: https://hdl.handle.net/10216/128830
Document Type: Dissertação
Rights: embargoedAccess
Embargo End Date: 2020-11-10
Appears in Collections:FMUP - Dissertação

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