Η σημασία της μέτρησης ροής αίματος στον εγκέφαλο

Η μέτρηση της ροής αίματος προς τον εγκέφαλο είναι κρίσιμη για την κατανόηση διαφόρων νευρολογικών προβλημάτων, όπως είναι τα εγκεφαλικά επεισόδια, οι ημικρανίες και οι τραυματισμοί του εγκεφάλου. Ωστόσο, η λήψη αυτών των μετρήσεων με μη επεμβατικό τρόπο παραμένει μια πρόκληση, καθώς το τριχωτό της κεφαλής και το κρανίο εμποδίζουν την άμεση οπτική παρακολούθηση του εγκεφάλου, ενώ διαθέτουν και τη δική τους παροχή αίματος, γεγονός που περιπλέκει περαιτέρω τις μετρήσεις της εγκεφαλικής ροής αίματος.

Η ανάπτυξη ενός καινοτόμου συστήματος

Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο APL Bioengineering από το AIP Publishing, ερευνητές από το California Institute of Technology, το University of Southern California, το Rancho Research Institute, το University of Toledo και το National Neuroscience Institute της Σιγκαπούρης ανέπτυξαν ένα σύστημα που χρησιμοποιεί οπτική φασματοσκοπία για να μετρήσει τη ροή αίματος μη επεμβατικά.

Χρησιμοποιώντας μια μέθοδο οπτικής απεικόνισης, η συσκευή μπορεί να στοχεύει σε διαφορετικά βάθη για να διακρίνει τη ροή αίματος προς το τριχωτό της κεφαλής από αυτήν που κατευθύνεται προς τον εγκέφαλο. Η ομάδα απέδειξε τη λειτουργία της συσκευής αποκλείοντας προσωρινά τη ροή αίματος στο τριχωτό της κεφαλής από την επιφανειακή χρονική αρτηρία και απομονώνοντας τη δυναμική του αίματος.

Προοπτικές και μελλοντικές εφαρμογές

Αυτή η εργασία σηματοδοτεί την πρώτη φορά που αυτή η μορφή απεικόνισης – η φασματοσκοπία οπτικής αντίθεσης speckle – έχει ρυθμιστεί ώστε να απομονώνει τον θόρυβο από τη ροή αίματος προς το τριχωτό της κεφαλής. «Έχουμε καθορίσει ένα ασφαλές, απλό και επαναλαμβανόμενο πειραματικό πλαίσιο που μπορούν να χρησιμοποιήσουν άλλοι ερευνητές για να επικυρώσουν τα δικά τους μη επεμβατικά οπτικά συστήματα», δήλωσε ο Max Huang, συγγραφέας της μελέτης και φοιτητής ερευνητής στο California Institute of Technology.

Η συσκευή είναι τοποθετημένη σε μια κορδέλα που διατρέχει το μέτωπο και περιέχει μια πηγή φωτός και επτά ανιχνευτές τοποθετημένους σε αυξανόμενη απόσταση από την αρτηρία. Οι κοντινοί ανιχνευτές συλλέγουν ρηχά οπτικά δεδομένα, όπως σήματα από το τριχωτό της κεφαλής, ενώ οι πιο απομακρυσμένοι ανιχνευτές λαμβάνουν μια πιο βαθιά και ευρύτερη σειρά σημάτων.

Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι η προσωρινή απόφραξη της επιφανειακής χρονικής αρτηρίας, ενός αιμοφόρου αγγείου που προέρχεται κοντά στο αυτί και παρέχει ροή αίματος προς το μπροστινό μέρος του τριχωτού της κεφαλής, μείωσε σημαντικά τα σήματα από τους ρηχούς καναλιούς που αντιστοιχούν στο τριχωτό, χωρίς να αλλάξει τα σήματα από τους βαθύτερους καναλιούς. Αυτό έγινε με την ήπια πίεση στην επιφανειακή χρονική αρτηρία των ασθενών για μερικά δευτερόλεπτα και τη μέτρηση των σημάτων.

«Ορισμένα άτομα έχουν παχύτερες ή λεπτότερες στρώσεις τριχωτού και κρανίου, γεγονός που καθιστά δύσκολη την κατασκευή μιας ενιαίας συσκευής που μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα σε μια μεγάλη ομάδα συμμετεχόντων», δήλωσε ο συγγραφέας Simon Mahler. «Αυτή η μεταβλητότητα σημαίνει ότι τα αποτελέσματα μπορούν να διαφέρουν μεταξύ ατόμων». Η ομάδα σκοπεύει να επεκτείνει τη συσκευή, συμπεριλαμβάνοντας περαιτέρω επικύρωση και προσθέτοντας έναν αισθητήρα που θα επιτρέπει την τοποθέτησή της απευθείας πάνω στο δέρμα.