Ingegneri biomedici presso l'Università della California, Davis, hanno sviluppato una nuova tecnica per misurare il flusso sanguigno nel cervello umano, che potrebbe essere utilizzato in pazienti con ictus o trauma cranico, Per esempio. La nuova tecnica, basato sulla tecnologia della fotocamera digitale convenzionale, potrebbe essere significativamente più economico e più robusto rispetto ai metodi precedenti.

Il lavoro è descritto in un articolo pubblicato il 26 aprile sulla rivista ottica .

"La nostra configurazione è molto promettente, e il costo dovrebbe essere inferiore, " disse Wenjun Zhou, un ricercatore post-dottorato che lavora con Vivek Srinivasan, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria biomedica della UC Davis.

Se fai brillare una luce in una soluzione torbida, particelle di luce, o fotoni, saranno sparsi in direzioni diverse. Una tecnica sperimentale chiamata spettroscopia di correlazione diffusa, o DCS, utilizza essenzialmente questo approccio per guardare all'interno del cranio di qualcuno. La luce laser viene illuminata sulla testa; mentre i fotoni del laser passano attraverso il cranio e il cervello, sono sparsi dal sangue e dai tessuti. Un rilevatore posizionato altrove sulla testa, dove i fotoni escono di nuovo, rileva le fluttuazioni di luce dovute al movimento del sangue. Queste fluttuazioni forniscono informazioni sul flusso sanguigno.

Il segnale luminoso è molto debole, e più passa attraverso il cranio e il tessuto cerebrale, più debole diventa. Quindi DCS richiede un numero molto sensibile, costosi rivelatori per il conteggio di singoli fotoni. Aumentare la luce che entra rischia di bruciare la pelle del paziente.

Interferenza per aumentare il segnale

Zhou e Srinivasan hanno adottato un approccio diverso, basato sul fatto che le onde luminose sovrapposte si rinforzeranno o si annulleranno a vicenda, come increspature sovrapposte su uno stagno.

Per prima cosa dividono il raggio di luce in percorsi "campione" e "riferimento". Il fascio campione va nella testa del paziente e un altro, più forte, il raggio di riferimento viene instradato in modo da riconnettersi con il raggio campione prima di raggiungere il rivelatore. Questo aumenta il segnale, il che significa che invece di aver bisogno di circa 20 rivelatori per il conteggio dei fotoni che costano qualche migliaio di dollari ciascuno, i ricercatori potrebbero utilizzare un singolo chip per fotocamera digitale basato su CMOS per una frazione del prezzo.

"La forte luce di riferimento migliora il segnale più debole dal campione, " Disse Zhu.

Chiamano il metodo spettroscopia d'onda diffondente interferometrica, o iDWS. Un ulteriore vantaggio è che non è necessario spegnere le luci della stanza durante le misurazioni con iDWS, ha detto Zhou. Infine, potrebbero persino essere in grado di monitorare il flusso sanguigno cerebrale all'aperto, sotto la luce del sole.

Finora, il team ha testato il loro dispositivo effettuando registrazioni cerebrali da volontari in laboratorio. Stanno lavorando con il Dr. Bruce Lyeth e la Dr. Lara Zimmermann nel Dipartimento di Neurochirurgia della UC Davis per convalidare e adattare la tecnologia per un eventuale utilizzo nella cura neurocritica. UC Davis ha richiesto un brevetto provvisorio sulla tecnologia.