Determinanti della Relazione Non-lineare fra il Tasso d'Estrazione Cerebrale d'Ossigeno e la Saturazione Sistemica Nei neonati Very Low Birth Weight

Abstract

I neonati pretermine sono esposti al rischio di danno neurologico, anche a causa di un’alterata autoregolazione cerebrale. La cerebral Oxygen Extraction Fraction (cOEF), derivata dalla Near-Infrared Spectroscopy (NIRS), rappresenta un possibile indicatore indiretto della risposta del flusso ematico cerebrale alle variazioni di SpO₂. Obiettivo del presente studio osservazionale è analizzare la relazione tra cOEF e SpO₂ nei neonati pretermine nelle prime 48 ore di vita e nel primo periodo postnatale. Sono stati inclusi neonati nati prima delle 32 settimane di età gestazionale (EG), sottoposti a monitoraggio multimodale di frequenza cardiaca, SpO₂ e saturazione cerebrale regionale (rSO₂) mediante NIRS. Le registrazioni sono state effettuate nelle prime 48 ore di vita e successivamente ripetute settimanalmente fino alla 32ª settimana di EG. Gli artefatti da movimento sono stati identificati tramite un dispositivo a infrarossi. Sono stati inclusi 23 neonati. È stato osservato un aumento progressivo della pendenza della relazione cOEF-SpO₂ tra la nascita e le acquisizioni successive, suggerendo una maturazione della vasoreattività cerebrale all’ossigeno. Differenze della pendenza alla nascita risultano associate al sesso e alla presenza di dotto arterioso emodinamicamente significativo. Il valore basale di cOEF alla nascita, possibile indice di flusso ematico cerebrale, risulta inferiore nei neonati che hanno sviluppato IVH e in quelli sottoposti a ventilazione invasiva. La profilassi steroidea antenatale sembra influenzare sia la pendenza della relazione cOEF-SpO₂ sia il valore basale di cOEF. In conclusione, l’autoregolazione cerebrale nei neonati pretermine appare eterogenea alla nascita e soggetta a maturazione, influenzata in modo variabile da fattori perinatali. Il monitoraggio multimodale con correzione degli artefatti da movimento rappresenta uno strumento promettente per lo studio della vulnerabilità al danno neurologico nei neonati pretermine.

Preterm infants are vulnerable to cerebral injury during early postnatal life, partially due to impaired cerebrovascular regulation. Cerebral oxygen extraction fraction (cOEF), derived from near-infrared spectroscopy (NIRS), may provide indirect insight into cerebral blood flow responses to systemic oxygenation. The aim is to evaluate the relationship between cOEF and peripheral oxygen saturation (SpO₂) in very preterm infants during the first 48 hours of life and across early postnatal maturation. This observational longitudinal study included infants born at <32 weeks’ gestation. Multimodal neuromonitoring of heart rate, SpO₂, and cerebral regional oxygen saturation (rSO₂) was performed using NIRS. Acquisitions were performed within the first 48 hours of life and weekly thereafter until 32 weeks’ postmenstrual age. Motion artifacts were identified using a custom non-contact passive infrared movement detection system. The cOEF-SpO₂ relationship was analyzed using Linear Mixed-effects Models. Twenty-three infants were included. An increase in the slope of the cOEF-SpO₂ relationship was observed in postnatal recordings compared with the first 48 hours of life, suggesting maturation of cerebral vasoreactivity to oxygen. Early differences in slope were associated with sex and hemodynamically significant PDA, while baseline cOEF, a hypothetical proxy of cerebral blood flow, was lower in infants who developed intraventricular hemorrhage and in those receiving invasive mechanical ventilation. Antenatal corticosteroid exposure influenced postnatal maturation of both slope and intercept. Cerebral vasoreactivity to oxygen and baseline oxygen extraction fraction in very preterm infants shows early heterogeneity and maturational changes influenced by perinatal factors. Multimodal non-invasive neuromonitoring with motion artifact correction is feasible in the NICU setting and may improve understanding of early cerebral vulnerability.