Una nuova tecnologia ottica non invasiva permette di misurare con precisione il flusso sanguigno cerebrale, distinguendolo da quello del cuoio capelluto. Un passo avanti per la diagnosi di ictus, emicranie e traumi cranici
Tecnologia indossabile per il monitoraggio cerebrale: ora è possibile distinguere i flussi sanguigni.
Misurare quanto bene il sangue fluisce al cervello è fondamentale per comprendere un'ampia gamma di problematiche neurologiche, dagli ictus alle emicranie fino ai traumi cranici. Tuttavia, ottenere tali misurazioni in modo non invasivo rimane una sfida. Il cuoio capelluto e il cranio non solo ostacolano la visione diretta del cervello, ma possiedono anche un proprio apporto sanguigno, complicando ulteriormente le misurazioni del flusso sanguigno cerebrale.
In APL Bioengineering (1), pubblicato da AIP Publishing, ricercatori del California Institute of Technology, della University of Southern California, del Rancho Research Institute, della University of Toledo e del National Neuroscience Institute di Singapore hanno sviluppato un sistema che utilizza la spettroscopia ottica per misurare il flusso sanguigno in modo non invasivo.
Utilizzando un metodo di imaging ottico, il dispositivo può mirare a diverse profondità per distinguere tra il flusso sanguigno del cuoio capelluto e quello del cervello. Il team ne ha dimostrato l’uso bloccando temporaneamente il flusso sanguigno al cuoio capelluto all’altezza dell’arteria temporale superficiale e isolandone la dinamica ematica.
Il lavoro segna la prima volta in cui questo tipo di imaging - la spettroscopia ottica a contrasto di speckle, che si basa sull’irradiazione della luce nel sangue e sull’analisi dell’offuscamento degli speckle generati dagli elementi del sangue - è stato configurato per eliminare il rumore proveniente dal flusso sanguigno del cuoio capelluto.
«Abbiamo stabilito un quadro sperimentale sicuro, semplice e ripetibile che altri ricercatori possono utilizzare per convalidare i propri sistemi ottici non invasivi», ha affermato l’autore Max Huang. «Invece di fare affidamento esclusivamente su simulazioni, i gruppi possono ora utilizzare l’occlusione dell’arteria temporale superficiale per ottenere dati reali sulla sensibilità del loro dispositivo al cuoio capelluto rispetto al cervello».
Il dispositivo è alloggiato in una fascia che attraversa la fronte e contiene una sorgente luminosa e sette rilevatori disposti a distanza crescente dall’arteria. I rilevatori più vicini captano dati ottici più superficiali, come i segnali provenienti dal cuoio capelluto, mentre quelli più distanti ricevono un insieme di segnali più profondi e ampi.
Identificando quali segnali provengono più vicino alla superficie della pelle, il dispositivo del gruppo è in grado di delineare quali parti dei segnali più profondi corrispondono al flusso sanguigno nel cervello.
Hanno anche scoperto che bloccare temporaneamente l’arteria temporale superficiale, un vaso sanguigno che ha origine vicino all’orecchio e fornisce sangue alla parte anteriore del cuoio capelluto, riduceva significativamente i segnali provenienti dai canali più superficiali corrispondenti al cuoio capelluto, ma non modificava i segnali dei canali più profondi. Ciò è stato ottenuto premendo delicatamente sull’arteria temporale superficiale dei pazienti per alcuni secondi e misurando i segnali.
«Alcuni individui hanno strati di cuoio capelluto più spessi, mentre altri li hanno più sottili», ha dichiarato l’autore Simon Mahler (2). «Questa variabilità rende difficile progettare un unico dispositivo che possa essere facilmente utilizzato su un ampio gruppo di partecipanti e significa che i risultati possono variare da individuo a individuo».
Il gruppo intende ora espandere il dispositivo, includendo ulteriori fasi di convalida e aggiungendo un sensore che consenta di posizionarlo direttamente sulla pelle.
Riferimenti:
(2) Simon Mahler
Descrizione foto: Impostazione del sistema di spettroscopia ottica a contrasto laser maculato utilizzato per monitorare il flusso sanguigno del cuoio capelluto e del cervello durante il blocco temporaneo di un'arteria principale del cuoio capelluto vicino alla tempia. - Credit: Huang et al.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Wearable Optical Device Distinguishes Blood Flow Signals From the Brain and Scalp