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El nuevo, no invasor método mide el flujo de sangre del cerebro con la luz

Un nuevo, no invasor método para medir el flujo de sangre del cerebro con la luz ha sido desarrollado por los ingenieros y los neurólogos biomédicos en la Universidad de California, Davis, y utilizado para descubrir la activación del cerebro.

El nuevo, no invasor método mide el flujo de sangre del cerebro con la luz
Partiendo y después recombinando un de rayo láser, el dispositivo puede medir el flujo de sangre dentro del cerebro. Imagen por LetPub.

El nuevo método, la espectroscopia de difusión interferométrica funcional de la onda, o el fiDWS, promesas de ser más baratos que tecnología existente y se podían utilizar para fijar lesiones cerebrales, o en la investigación de la neurología. El trabajo se publica el 12 de mayo en avances de la ciencia.

Ahora podemos fijar como de bien el cerebro regula el flujo de sangre, e incluso descubrimos la activación del cerebro no invasor en seres humanos adultos, usando los principios similares a la proyección de imagen de resonancia magnética funcional (fMRI), pero en una parte del costo.”

Vivek Srinivasan, estudia el autor mayor y al profesor adjunto del adjunto, ingeniería biomédica, Universidad de California Davis

El cerebro humano compone el 2% de nuestro peso corporal pero toma el 15% al 20% de flujo de sangre del corazón. El flujo de sangre cerebral de medición es importante para diagnosticar recorridos, y para predecir daño secundario en hemorragias subaracoideas o lesiones cerebrales traumáticas. Los doctores que ofrecen cuidados intensivos neurológicos, también quisieran vigilar la recuperación de un paciente por el flujo de sangre y la oxigenación del cerebro de la proyección de imagen.

La tecnología existente es costosa y no se puede aplicar contínuo o en la cabecera. Por ejemplo, las técnicas actuales al flujo de sangre cerebral de la imagen requieren los analizadores de MRI costoso o de la tomografía calculada. Hay tecnologías luz-basadas, tales como espectroscopia del infrarrojo cercano, pero éstos también tienen desventajas en exactitud.

El nuevo método se aprovecha del hecho que la luz del infrarrojo cercano puede penetrar a través de tejidos de la carrocería. Si usted brilla un laser del infrarrojo cercano en alguien frente, la luz será dispersada muchas veces por el tejido, incluyendo los glóbulos. Tomando la señal de la fluctuación de la luz que encuentra su manera para retirarse del cráneo y del cuero cabelludo, usted puede conseguir la información sobre el flujo de sangre dentro del cerebro.

Naturalmente, esa señal es extremadamente débil. Srinivasan y el investigador postdoctoral Wenjun Zhou superaron ese problema haciendo uso de interferometría: la capacidad de ondas livianas de sobreponer, reforzando o cancelando uno otro. Particularmente, con interferometría, una onda liviana fuerte puede reforzar una onda liviana débil aumentando su energía descubierta.

Activación prefrontal de la corteza

Primero partieron el de rayo láser en los caminos de la “muestra” y de la “referencia”. El haz de la muestra entra la culata de cilindro del paciente y se encamina el haz de referencia de modo que vuelva a conectar con el haz de la muestra antes de ir al detector. Con interferometría, el haz de referencia más fuerte refuerza la señal débil de la muestra.

Esto permitió que las personas midieran el rendimiento con el tipo de viruta luz-que descubría encontrado en cámaras digitales, en vez del fotón costoso que contaba detectores. Entonces utilizan software para calcular un índice del flujo de sangre para las ubicaciones diferentes en el cerebro.

Srinivasan y Zhou trabajaron con el Dr. Lara Zimmerman, el Dr. Ryan Martin y el Dr. Bruce Lyeth en el departamento de Uc Davis de la cirugía neurológica para probar la tecnología.

Encontraron que con esta nueva tecnología, podrían medir el flujo de sangre más rápidamente y más profundo abajo de la superficie que con tecnología luz-basada actual. Podrían medir el flujo de sangre cerebral de pulsación y podrían también descubrir cambios cuando dieron los voluntarios un aumento suave en dióxido de carbono.

Cuando dieron los voluntarios un problema de matemáticas simple, los investigadores podían medir la activación de la corteza prefrontal a través de la frente.

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.