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O método novo, não invasor mede a circulação sanguínea do cérebro com luz

Um método novo, não invasor para medir a circulação sanguínea do cérebro com luz foi desenvolvido por coordenadores e por neurologistas biomedicáveis na Universidade da California, Davis, e usado para detectar a activação do cérebro.

O método novo, não invasor mede a circulação sanguínea do cérebro com luz
Rachando e então recombining um raio laser, o dispositivo pode medir a circulação sanguínea dentro do cérebro. Imagem por LetPub.

O método novo, a espectroscopia de difusão interferometric funcional da onda, ou o fiDWS, promessas de ser mais baratos do que tecnologia existente e podiam ser usados avaliando lesões cerebrais, ou na pesquisa da neurociência. O trabalho é publicado o 12 de maio em avanços da ciência.

Agora nós podemos avaliar como bom o cérebro regula a circulação sanguínea, e detectamos mesmo a activação do cérebro não invasora em seres humanos adultos, usando os princípios similares à ressonância magnética funcional (fMRI), mas em uma fracção do custo.”

Vivek Srinivasan, estuda o autor superior e o professor adjunto da adjunção, engenharia biomedicável, Universidade da California Davis

O cérebro humano compo 2% de nosso peso corporal mas toma 15% a 20% da circulação sanguínea do coração. A circulação sanguínea cerebral de medição é importante para diagnosticar cursos, e para prever dano secundário em hemorragia subarachnoid ou em lesões cerebrais traumáticos. Os doutores que fornecem cuidados intensivos neurológicos, igualmente gostariam de monitorar a recuperação de um paciente pela circulação sanguínea e pelo oxigenação do cérebro da imagem lactente.

A tecnologia existente é cara e não pode ser aplicada continuamente ou na cabeceira. Por exemplo, as técnicas actuais à circulação sanguínea cerebral da imagem exigem varredores caros de MRI ou de tomografia computorizada. Há umas tecnologias luz-baseadas, tais como a espectroscopia próximo-infravermelha, mas estes igualmente têm inconvenientes na precisão.

O método novo aproveita-se do facto que a luz próximo-infravermelha pode penetrar através dos tecidos do corpo. Se você brilha um laser próximo-infravermelho em alguém testa, a luz estará dispersada muitas vezes pelo tecido, incluindo glóbulos. Pegarando o sinal da flutuação da luz que encontra sua maneira traseira fora do crânio e do escalpe, você pode obter a informação sobre a circulação sanguínea dentro do cérebro.

Naturalmente, esse sinal é extremamente fraco. Srinivasan e o pesquisador pos-doctoral Wenjun Zhou superaram esse problema utilizando a interferometria: a capacidade de ondas claras para sobrepr, reforçando ou cancelando um outro. Em particular, com a interferometria, uma onda clara forte pode impulsionar uma onda clara fraca aumentando sua energia detectada.

Activação pré-frontal do córtice

Racharam primeiramente o raio laser em trajectos da “amostra” e da “referência”. O feixe da amostra entra na cabeça do paciente e o feixe de referência é distribuído de modo que reconecte com o feixe da amostra antes de ir ao detector. Com a interferometria, o feixe de referência mais forte impulsiona o sinal fraco da amostra.

Isto permitiu que a equipe medisse a saída com o tipo de microplaqueta dedetecção encontrado nas câmaras digitais, em vez do fotão caro que conta detectores. Usam então o software para calcular um deslocamento predeterminado da circulação sanguínea para lugar diferentes no cérebro.

Srinivasan e Zhou trabalharam com Dr. Lara Zimmerman, Dr. Ryan Martin e Dr. Bruce Lyeth no departamento de Uc Davis da cirurgia neurológica para testar a tecnologia.

Encontraram que com esta nova tecnologia, poderiam medir a circulação sanguínea mais ràpida e mais profundo abaixo da superfície do que com tecnologia luz-baseada actual. Poderiam medir a circulação sanguínea cerebral de pulsação e poderiam igualmente detectar mudanças quando os voluntários foram dados um aumento suave no dióxido de carbono.

Quando os voluntários foram dados um problema de matemática simples, os pesquisadores podiam medir a activação do córtice pré-frontal através da testa.

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.