تکنولوژی جدید برای اندازه گیری جریان خون مغزی با نور

مهندسان پزشکی در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، یک روش جدید برای اندازه گیری جریان خون در مغز انسان ایجاد کرده اند که می تواند برای بیماران مبتلا به سکته مغزی یا آسیب مغزی آسیب دیده استفاده شود. تکنیک جدید، بر اساس تکنولوژی دوربین دیجیتال معمولی، می تواند به میزان قابل توجهی ارزان تر و قوی تر از روش های قبلی باشد.

این کار در مقاله ای است که 26 آوریل در مجله Optica منتشر شده است .

” ونجون ژو یک محقق فوق دکترا کار با ویوک سرینیواسان، استادیار در دانشگاه دیویس و گروه مهندسی پزشکی می باشد وگفت: راه اندازی ما بسیار امیدوار کننده است، و هزینه باید پایین تر باشد. اگر نور را به یک محلول ابری، نور، ذرات نور یا فوتون ها را در جهات مختلف پراکنده کنید، نور را می بینید. یک روش تجربی به نام طیف سنجی همبستگی دیجیتالی، یا DCS، اساسا این روش را برای درج در جمجمه شخص استفاده می کند. نور لیزر روی سرش زده شده است؛ به عنوان فوتون از لیزر عبور از جمجمه و مغز، آنها با خون و بافت پراکنده می شوند. یک آشکارساز در جای دیگری در سر قرار دارد، که در آن فوتون ها دوباره راه خود را بیرون می برند، نوسانات نور را به دلیل حرکت خون می گیرد. این نوسانات اطلاعاتی در مورد جریان خون ارائه می دهند.

سیگنال نور خیلی ضعیف است و بیشتر از طریق جمجمه و بافت مغزی عبور می کند و ضعیف تر می شود. بنابراین DCS نیاز به تعدادی از حسگرهای حساس و گران قیمت تک فوتون را دارد. تقویت نور در معرض خطر سوزاندن پوست بیمار است.

تداخل برای تقویت سیگنال

ژو و سوریوویسان یک رویکرد متفاوت را در نظر داشتند که برهم خوردن امواج نور، یکدیگر را تقویت یا لغو می کنند، مانند همپوشانی امواج در یک حوضچه.

آنها ابتدا پرتو نور را به مسیرهای “نمونه” و “مرجع” تقسیم می کنند. پرتو نمونه به سر بیمار می رسد و یکی دیگر از عوامل قوی تر، پرتو مرجع روت شده است، به طوری که قبل از رفتن به آشکارساز دوباره با پرتو نمونه وصل می شود. این افزایش سیگنال، به این معنی که به جای نیاز به حدود 20 آشکارسازهای فوتون شمارش است که هزینه هر چند هزار دلار می باشد،  اما محققان توانستند یک تراشه دوربین دیجیتال مبتنی بر CMOS تنها برای کسری از قیمت استفاده کنند.

ژو گفت: “نور مرجع قوی باعث افزایش سیگنال ضعیف از نمونه می شود.”

آنها روش طیف سنجی موج پخش diffferometric یا iDWS را فراخوانی می کنند. ژو گفت: یک مزیت اضافه این است که آنها نیازی به خاموش کردن چراغ اتاق در هنگام اندازه گیری با iDWS ندارند. در نهایت، آنها حتی قادر به کنترل جریان خون مغزی در خارج از منزل و در زیر نور آفتابی روشن هستند.

تا کنون، تیم با استفاده از ضبط مغز از داوطلبان در آزمایشگاه دستگاه خود را آزمایش کرده است. آنها با دکتر بروس لیتو و دکتر لارا زیمرمنن در گروه جراحی مغز و اعصاب دانشگاه دیویس کار می کنند تا فن آوری برای استفاده نهایی در مراقبت نوروکریتی را تأیید و تطبیق دهند. UC Davis برای ثبت اختراع موقت در تکنولوژی درخواست کرده است.

منبع:

موارد ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا – دیویس