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La méthode neuve et non envahissante mesure le flux sanguin de cerveau avec la lumière

Une méthode neuve et non envahissante pour mesurer le flux sanguin de cerveau avec la lumière a été développée par les techniciens biomédicaux et les neurologues à l'Université de Californie, Davis, et employée pour trouver l'activation de cerveau.

La méthode neuve et non envahissante mesure le flux sanguin de cerveau avec la lumière
En divisant et puis en recombinant un faisceau laser, le dispositif peut mesurer le flux sanguin à l'intérieur du cerveau. Image par LetPub.

La méthode neuve, la spectroscopie diffusante interférométrique fonctionnelle d'onde, ou le fiDWS, promesses d'être meilleur marché que la technologie existante et ont pu être employés pour évaluer des lésions cérébrales, ou dans la recherche en matière de neurologie. Le travail est le 12 mai publié dans des avances de la Science.

Maintenant nous pouvons évaluer à quel point le cerveau règle le flux sanguin, et trouvons même l'activation de cerveau d'une façon non envahissante dans les êtres humains adultes, utilisant des principes assimilés à l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI), mais à une fraction du prix. »

Vivek Srinivasan, auteur supérieur d'étude et professeur agrégé de complément, génie biomédical, Université de Californie Davis

L'esprit humain compose 2% de notre poids corporel mais prend 15% à 20% de flux sanguin du coeur. Le flux sanguin cérébral de mesure est important pour diagnostiquer des rappes, et pour prévoir les dégâts secondaires dans les hémorragies sous-arachnoïdiennes ou les lésions cérébrales traumatiques. Les médecins qui fournissent des soins intensifs neurologiques, voudraient également surveiller la guérison d'un patient par le flux sanguin et l'oxygénation de cerveau de représentation.

La technologie existante est chère et ne peut pas être appliquée continuement ou au chevet. Par exemple, les techniques actuelles au flux sanguin cérébral d'image exigent les balayeurs chers d'IRM ou de tomodensitométrie. Il y a des technologies lumière lumière, telles que la spectroscopie de proche-infrared, mais ceux-ci ont également des inconvénients dans l'exactitude.

La méthode neuve tire profit du fait que la lumière de proche-infrared peut pénétrer par des tissus cellulaires. Si vous brillez un laser de proche-infrared sur quelqu'un front, la lumière sera dispersée beaucoup de fois par le tissu, y compris des globules sanguins. En captant le signe de variation de la lumière qui trouve son chemin pour soutenir du crâne et du cuir chevelu, vous pouvez obtenir des informations sur le flux sanguin à l'intérieur du cerveau.

Naturellement, ce signe est extrêmement faible. Srinivasan et chercheur post-doctoral Wenjun Zhou ont surmonté ce problème en se servant de l'interférométrie : la capacité des ondes lumineuses de superposer, renforçant ou annulant un un un autre. En particulier, par l'interférométrie, une onde lumineuse intense peut amplifier une faible onde lumineuse en augmentant son énergie trouvée.

Activation préfrontale de cortex

Ils ont coupé la première fois le faisceau laser en circuits « témoin » et de « référence ». Le faisceau témoin entre dans la tête du patient et le faisceau de référence est cheminé de sorte qu'il raccorde avec le faisceau témoin avant d'aller au détecteur. Par l'interférométrie, le faisceau de référence plus intense amplifie le faible signe témoin.

Ceci a permis à l'équipe de mesurer la sortie avec le type de frite lumière-trouvante trouvé dans des appareils photo numériques, au lieu du photon cher comptant des détecteurs. Ils emploient alors le logiciel pour prévoir un index de flux sanguin pour l'emplacement différent dans le cerveau.

Srinivasan et Zhou ont travaillé avec M. Lara Zimmerman, M. Ryan Martin et M. Bruce Lyeth au service d'Uc Davis de la chirurgie neurologique pour vérifier la technologie.

Ils ont constaté qu'avec cette technologie neuve, ils pourraient mesurer le flux sanguin plus rapidement et plus profond en dessous de la surface qu'avec la technologie lumière lumière actuelle. Ils pourraient mesurer le flux sanguin cérébral de pulsation et pourraient également trouver des modifications quand les volontaires étaient donnés une augmentation modérée en dioxyde de carbone.

Quand les volontaires étaient donnés un problème de maths simple, les chercheurs pouvaient mesurer l'activation du cortex préfrontal par le front.

Source:
Journal reference:

Zhou, W., et al. (2021) Functional interferometric diffusing wave spectroscopy of the human brain. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abe0150.