Ένα νέο εργαλείο για τη μέτρηση της ροής αίματος στον εγκέφαλο
Η μέτρηση της ροής του αίματος στον εγκέφαλο είναι ζωτικής σημασίας για την αντιμετώπιση διαφόρων νευρολογικών προβλημάτων, όπως το εγκεφαλικό επεισόδιο, οι τραυματισμοί του εγκεφάλου και η αγγειακή άνοια. Ωστόσο, οι υπάρχουσες τεχνικές, όπως η μαγνητική τομογραφία και η υπολογιστική τομογραφία, είναι δαπανηρές και επομένως δεν είναι ευρέως διαθέσιμες.
Η καινοτομία του USC Neurorestoration Center
Ερευνητές από το USC Neurorestoration Center και το California Institute of Technology (Caltech) έχουν αναπτύξει μια απλή, μη επεμβατική εναλλακτική λύση. Το εργαλείο αυτό προσαρμόζει μια τεχνική που χρησιμοποιείται σε μελέτες ζώων, γνωστή ως speckle contrast optical spectroscopy (SCOS), για πιθανή κλινική χρήση σε ανθρώπους. Λειτουργεί με την καταγραφή εικόνων διασκορπισμένου φωτός λέιζερ με μια προσιτή, υψηλής ανάλυσης κάμερα.
Δοκιμές και αποτελέσματα
Το εργαλείο έχει ήδη δοκιμαστεί σε ανθρώπους σε μικρές μελέτες απόδειξης της έννοιας, αποδεικνύοντας τη χρησιμότητά του για την εκτίμηση του κινδύνου εγκεφαλικού επεισοδίου και την ανίχνευση τραυματισμού του εγκεφάλου. Στη τρέχουσα μελέτη, η ομάδα του Liu επιδίωξε να επιβεβαιώσει ότι η SCOS μετρά πραγματικά τη ροή του αίματος στον εγκέφαλο και όχι στο τριχωτό της κεφαλής, το οποίο περιέχει επίσης πολλά αιμοφόρα αγγεία. Αυτή η ερώτηση έχει απασχολήσει τους ερευνητές που χρησιμοποιούν τεχνολογία φωτός για την απεικόνιση του εγκεφάλου για πολλά χρόνια.
Η ομάδα του Liu χρησιμοποίησε μια καινοτόμο προσέγγιση: με την προσωρινή διακοπή της ροής του αίματος στο τριχωτό της κεφαλής, επιβεβαίωσαν ότι οι μετρήσεις της SCOS προέρχονταν πράγματι από τα αιμοφόρα αγγεία του εγκεφάλου. Μετρήσεις από 20 συμμετέχοντες έδειξαν ότι η τοποθέτηση του ανιχνευτή τουλάχιστον 2.3 εκατοστά μακριά από την πηγή λέιζερ παρείχε την πιο καθαρή μέτρηση της ροής αίματος στον εγκέφαλο. Η μελέτη, που χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, το Ίδρυμα Alfred Mann και το USC Neurorestoration Center, δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό APL Bioengineering.
«Για πρώτη φορά σε ανθρώπους, αυτά τα πειραματικά στοιχεία δείχνουν ότι μια συσκευή οπτικής speckle λέιζερ μπορεί να ερευνήσει πέρα από τα στρώματα του τριχωτού της κεφαλής για να αποκτήσει εγκεφαλικές σήματα», δήλωσε ο Simon Mahler, PhD, που είναι τώρα βοηθός καθηγητής στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Stevens Institute of Technology και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. «Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα προς τη χρήση της SCOS για τη μη επεμβατική μέτρηση της ροής του αίματος στον εγκέφαλο».
Η ομάδα του USC Neurorestoration Center βρήκε έναν άμεσο τρόπο να εξετάσει τη διαφορά, χάρη σε μια συνεργασία μεταξύ χειρουργών, μηχανικών και νευρολόγων. «Πραγματοποιώ επεμβάσεις για να αυξήσω τη ροή του αίματος στον εγκέφαλο, και πολλές από αυτές περιλαμβάνουν την προσωρινή διακοπή της ροής του αίματος στο τριχωτό της κεφαλής», δήλωσε ο Jonathan Russin, MD, τώρα καθηγητής και διευθυντής νευροχειρουργικής στο Πανεπιστήμιο του Vermont. «Αυτό μας έδωσε έναν απλό τρόπο να δοκιμάσουμε την τεχνολογία – δημιουργώντας μια αλλαγή που επηρεάζει μόνο την κυκλοφορία του τριχωτού της κεφαλής, ενώ αφήνει τη ροή αίματος του εγκεφάλου ανέπαφη».
Στους 20 συμμετέχοντες, οι ερευνητές σταμάτησαν προσωρινά τη ροή του αίματος στο τριχωτό της κεφαλής, και στη συνέχεια συνέλεξαν μια σειρά μετρήσεων SCOS. Με την σταδιακή μετακίνηση του ανιχνευτή πιο μακριά από το κεφάλι, κατέγραψαν σήματα που φτάνουν σε βαθύτερα στρώματα προς τον εγκέφαλο. Διαπίστωσαν ότι η τοποθέτηση του ανιχνευτή 2.3 εκατοστά από το κεφάλι τους επέτρεψε να μετρήσουν τη ροή του αίματος στον εγκέφαλο, ελαχιστοποιώντας την παρεμβολή από το τριχωτό της κεφαλής.
Τα ευρήματα επιβεβαιώνουν τη χρησιμότητα της SCOS για τη μη επεμβατική ανίχνευση της ροής αίματος στον εγκέφαλο και παρέχουν σημαντικές κατευθύνσεις για άλλους ερευνητές που εργάζονται με τεχνολογία φωτός, δήλωσε ο Liu.
