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Il nuovo, metodo non invadente misura il flusso sanguigno del cervello con indicatore luminoso

Un nuovo, metodo non invadente per la misurazione del flusso sanguigno del cervello con indicatore luminoso è stato messo a punto dagli ingegneri e dai neurologi biomedici all'università di California, Davis ed è stato usato per individuare l'attivazione del cervello.

Il nuovo, metodo non invadente misura il flusso sanguigno del cervello con indicatore luminoso
Spaccando e poi ricombinando un raggio laser, l'unità può misurare il flusso sanguigno dentro il cervello. Immagine da LetPub.

Il nuovo metodo, la spettroscopia di diffusione interferometric funzionale dell'onda, o il fiDWS, promesse essere più economici della tecnologia attuale ed hanno potuto essere utilizzati per la valutazione dei traumi cranici, o nella ricerca nella neuroscienza. L'opera è pubblicata il 12 maggio negli avanzamenti di scienza.

Ora possiamo valutare come il cervello regolamenta il flusso sanguigno e perfino individuiamo l'attivazione del cervello non invadente in esseri umani adulti, facendo uso dei principi simili ad imaging a risonanza magnetica funzionale (fMRI), ma ad una frazione del costo.„

Vivek Srinivasan, studia l'autore senior ed il professore associato dell'aggiunta, assistenza tecnica biomedica, università di California Davis

Il cervello umano compone 2% del nostro peso corporeo ma cattura 15% - 20% di flusso sanguigno dal cuore. Il flusso sanguigno cerebrale di misurazione è importante per la diagnostica dei colpi e per la predizione del danno secondario nelle emorragie subaracnoidee o nei traumi cranici traumatici. Medici che forniscono la terapia intensiva neurologica, egualmente vorrebbero riflettere il ripristino di un paziente dal flusso sanguigno e dall'ossigenazione del cervello della rappresentazione.

La tecnologia attuale è costosa e non può applicarsi continuamente o al lato del letto. Per esempio, le tecniche correnti al flusso sanguigno cerebrale di immagine richiedono gli scanner costosi di tomografia computerizzata o di MRI. Ci sono alle le tecnologie basate a luminosa, quale la spettroscopia vicina all'infrarosso, ma questi egualmente hanno svantaggi nell'accuratezza.

Il nuovo metodo approfitta del fatto che l'indicatore luminoso vicino all'infrarosso può penetrare attraverso i tessuti dell'organismo. Se splendete un laser vicino all'infrarosso su qualcuno fronte, l'indicatore luminoso sarà sparso molte volte dal tessuto, compreso i globuli. Prendendo il segnale di fluttuazione dell'indicatore luminoso che trova il suo modo per ritirarsi del cranio e del cuoio capelluto, potete ottenere le informazioni su flusso sanguigno dentro il cervello.

Naturalmente, quel segnale è estremamente debole. Srinivasan ed il ricercatore postdottorale Wenjun Zhou hanno superato quel problema usando l'interferometria: la capacità delle onde leggere di sovrapporre, rinforzante o annullante uno un altro. In particolare, con l'interferometria, una forte onda leggera può amplificare un'onda leggera debole aumentando la sua energia individuata.

Attivazione prefrontale della corteccia

In primo luogo hanno diviso il raggio laser in percorsi di riferimento “e„„ “del campione. Il raggio del campione entra in testa del paziente ed il raggio di riferimento è instradato in modo che ricolleghi con il raggio del campione prima di andare al rivelatore. Con l'interferometria, il più forte raggio di riferimento amplifica il segnale debole del campione.

Ciò ha permesso che il gruppo misurasse l'output con il tipo di chip di rilevazione trovato in macchine fotografiche digitali, invece del fotone costoso che conta i rivelatori. Poi usano il software per calcolare un indice analitico del flusso sanguigno per le posizioni differenti nel cervello.

Srinivasan e Zhou hanno funzionato con il Dott. Lara Zimmerman, il Dott. Ryan Martin ed il Dott. Bruce Lyeth al dipartimento di Uc Davis di ambulatorio neurologico per verificare la tecnologia.

Hanno trovato che con questa nuova tecnologia, potrebbero misurare più rapido il flusso sanguigno e più profondo sotto la superficie che con alla la tecnologia basata a luminosa corrente. Potrebbero misurare il flusso sanguigno cerebrale di palpitazione e potrebbero anche individuare i cambiamenti quando i volontari sono stati dati un aumento leggero in anidride carbonica.

Quando i volontari sono stati dati un problema per la matematica semplice, i ricercatori potevano misurare l'attivazione della corteccia prefrontale tramite la fronte.

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.