Un nuovo metodo per la “misurazione” del flusso sanguigno cerebrale

Gli ingegneri biomedici e i neurologi dell’Università della California hanno sviluppato un metodo non invasivo, la spettroscopia a onde a diffusione interferometrica funzionale o fiDWS, per misurare il flusso sanguigno cerebrale con la luce. Il lavoro è pubblicato su Science Advances.


“Ora possiamo valutare quanto bene il cervello regoli il flusso sanguigno e persino rilevare l’attivazione cerebrale in modo non invasivo negli esseri umani adulti, utilizzando principi simili alla risonanza magnetica funzionale (fMRI), ma a una frazione del costo”, commenta Vivek Srinivasan, autore senior dello studio.


Il cervello umano costituisce il 2% del nostro peso corporeo, ma necessita del 15%-20% del flusso sanguigno dal cuore. La misurazione del flusso sanguigno cerebrale è importante per la diagnosi di ictus e per prevedere il danno secondario nelle emorragie subaracnoidee o nelle lesioni cerebrali traumatiche.


I medici che forniscono terapia intensiva neurologica vorrebbero anche monitorare il recupero di un paziente mediante l’imaging del flusso sanguigno cerebrale e dell’ossigenazione. La tecnologia esistente è costosa e non può essere applicata con frequenza. Ad esempio, le attuali tecniche per l’imaging del flusso sanguigno cerebrale richiedono costosi scanner per risonanza magnetica o tomografia computerizzata. Esistono tecnologie basate sulla luce, come la spettroscopia nel vicino infrarosso, ma presentano anche degli svantaggi in termini di precisione.


Il nuovo metodo sfrutta il fatto che la luce del vicino infrarosso può penetrare attraverso i tessuti del corpo. Se un laser nel vicino infrarosso viene puntato sulla fronte di qualcuno, la luce viene dispersa molte volte dai tessuti, comprese le cellule del sangue. Raccogliendo il segnale di fluttuazione della luce che torna indietro dal cranio e dal cuoio capelluto, è possibile ottenere informazioni sul flusso sanguigno all’interno del cervello. Naturalmente, quel segnale è estremamente debole.


I ricercatori hanno superato questo problema facendo uso dell’interferometria: la capacità delle onde luminose di sovrapporsi, rafforzarsi o annullarsi a vicenda. Attraverso l’interferometria, un’onda luminosa forte può potenziare un’onda luminosa debole aumentando la sua energia rilevata.


Hanno quindi diviso il raggio laser in due percorsi: il raggio “campione” è diretto verso il cervello del paziente, mentre il raggio “riferimento” viene indirizzato in modo da riconnettersi con il raggio campione prima di raggiungere il rilevatore. Attraverso l’interferometria, il raggio di riferimento più forte amplifica il segnale debole.


Gli scienziati hanno scoperto che con questa nuova tecnologia, potevano misurare il flusso sanguigno più rapidamente e più in profondità rispetto all’attuale tecnologia basata sulla luce. Potrebbero misurare il flusso sanguigno cerebrale pulsante e potrebbero anche rilevare i cambiamenti quando ai volontari è stato somministrato un lieve aumento di anidride carbonica. Quando ai volontari è stato dato un semplice problema di matematica, i ricercatori sono stati in grado di misurare l’attivazione della corteccia prefrontale attraverso la fronte.


Fonte: Science Advances