28 de abril de 2018
Ingenieros biomédicos de la Universidad de California (UC) en Davis, desarrollaron una nueva técnica para medir el flujo sanguíneo en el cerebro humano, que podría usarse en pacientes con accidente cerebrovascular o lesión cerebral traumática, por ejemplo. La nueva técnica, basada en la tecnología de las cámara digitales convencionales, podría ser significativamente más barata y más robusta que los métodos anteriores.
El trabajo se publicó esta semana en la revista Optica.
“Nuestra configuración es muy prometedora, y el costo debería ser menor“, indicó Wenjun Zhou, un investigador posdoctoral que trabaja con Vivek Srinivasan, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la UC Davis.
Si haces brillar una luz en una solución turbia, las partículas lumínicas o fotones se dispersarán en diferentes direcciones. Una técnica experimental llamada espectroscopia de correlación difusa (DCS, por sus siglas en inglés) utiliza esencialmente este enfoque para mirar dentro del cráneo de una persona. La cabeza es iluminada con luz láser; a medida que los fotones del láser atraviesan el cráneo y el cerebro, se dispersan por la sangre y los tejidos. Un detector colocado en otra parte de la cabeza, donde los fotones salen nuevamente, capta las fluctuaciones de luz debidas al movimiento de la sangre. Estas fluctuaciones otorgan información sobre el flujo sanguíneo.
La señal de luz es muy débil, y cuanto más atraviesa el cráneo y el tejido cerebral, más débil se vuelve. Por lo tanto, la DCS requiere un número de detectores de conteo de fotones individuales muy sensibles y caros. Al aumentar la luz, se corre el riesgo de quemar la piel del paciente.
Interferencia para impulsar la señal
Zhou y Srinivasan tomaron un enfoque diferente, basado en el hecho de que superponer ondas de luz hará que se refuercen o cancelen mutuamente, como la superposición de ondas en un estanque.
En dicho en enfoque, primero dividen el rayo de luz en trayectos de “muestra” y “referencia”. El haz de muestra entra en la cabeza del paciente y otro haz de referencia más fuerte se enruta para que se vuelva a conectar con el haz de muestra antes de dirigirse al detector. Esto aumenta la señal, significando que en lugar de necesitar unos 20 detectores de fotones que cuestan unos pocos miles de dólares cada uno, los investigadores podrían usar un único chip de cámara digital basado en CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico) por una fracción del precio.
“La luz de referencia fuerte mejora la señal más débil de la muestra“, dijo Zhou.
Los expertos llamaron al método espectroscopía de ondas difusoras interferométricas, o iDWS. Una ventaja adicional es que no necesitan apagar las luces de la sala mientras hacen mediciones con iDWS, aseguró Zhou. Finalmente, es posible que incluso puedan controlar el flujo sanguíneo cerebral al aire libre, bajo la luz del sol.
Hasta ahora, el equipo ha probado su dispositivo haciendo grabaciones cerebrales de voluntarios en el laboratorio. Están trabajando con el doctor Bruce Lyeth y la doctora Lara Zimmermann en el Departamento de Cirugía Neurológica de la UC Davis, con el objetivo de validar y adaptar la tecnología para su uso eventual en la atención neurocrítica. La UC Davis ya ha solicitado una patente provisional sobre la tecnología.
