Patrzenie w mózg światłem

Nowa nieinwazyjna technologia diagnostyczna może dać lekarzom najważniejszą oznakę zdrowia mózgu: wysycenie tlenem. Wykonane przez izraelską firmę o nazwie OrNim i zaplanowana do prób na pacjentach w amerykańskich szpitalach jeszcze w tym roku, technologia zwana celowaną pulsoksymetrią może zrobić to, czego nie są w stanie zrobić standardowe pulsoksymetry.

Osoba czytająca w myślach: Ukierunkowana sonda oksymetryczna OrNim (powyżej) przylega do skóry głowy, aby monitorować poziom tlenu w określonych obszarach mózgu.

Standardowy pulsoksymetr jest przypinany do palca lub płatka ucha w celu pomiaru poziomu tlenu pod skórą. Działa poprzez przepuszczanie wiązki światła przez naczynia krwionośne w celu pomiaru absorpcji światła przez natlenioną i odtlenioną hemoglobinę. Informacje te pozwalają lekarzom natychmiast wiedzieć, czy poziom tlenu we krwi pacjenta wzrasta, czy spada.

Przed opracowaniem pulsoksymetrów jedynym sposobem pomiaru saturacji było pobranie próbki krwi z tętnicy i przeanalizowanie jej w laboratorium. Zapewniając natychmiastowy, nieinwazyjny pomiar natlenienia, pulsoksymetry zrewolucjonizowały znieczulenie i inne procedury medyczne.

Chociaż pulsoksymetry stały się dokładne i niezawodne, mają kluczowe ograniczenie: nie mogą mierzyć saturacji tlenem w określonych obszarach głęboko wewnątrz ciała. Ponieważ pulsoksymetry mierzą tylko ogólny poziom tlenu we krwi, nie mają możliwości monitorowania nasycenia tlenem w określonym regionie. Jest to szczególnie problematyczne w przypadku urazów mózgu, ponieważ dotlenienie mózgu może wtedy różnić się od reszty organizmu.

Informacje na temat natlenienia w określonych obszarach mózgu byłyby cenne dla neurologów monitorujących pacjenta z uszkodzeniem mózgu, ponieważ mogłyby być wykorzystane do wyszukiwania zlokalizowanych krwiaków i natychmiastowego powiadamiania o udarach krwotocznych. Kiedy dochodzi do udaru, obszar mózgu jest pozbawiony krwi, a tym samym tlenu, ale nie ma natychmiastowego sposobu na wykrycie wystąpienia ataku.

Skany CT i MRI dają obraz uszkodzenia tkanki, ale nie mogą być używane do ciągłego monitorowania. Przeprowadzanie takich skanów u nieprzytomnych pacjentów podłączonych do urządzeń podtrzymujących życie może być również bardzo trudne.

Wade Smith, neurolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco i doradca OrNim, wskazuje, że chociaż kardiolodzy mają urządzenia do szczegółowego monitorowania serca, neurolodzy nie mają odpowiedniego narzędzia. Smith mówi, że w przypadku pacjentów z uszkodzeniem mózgu stan techniki to latanie na ślepo.

Nowe urządzenie OrNim wykorzystuje technikę zwaną ultradźwiękowym znakowaniem światłem, aby izolować i monitorować obszar tkanki wielkości kostki cukru znajdującej się od 1 do 2,5 centymetra pod skórą. Sonda, która spoczywa na skórze głowy, zawiera trzy laserowe źródła światła o różnych długościach fal, detektor światła i emiter ultradźwiękowy.

Światło lasera przenika przez czaszkę i oświetla tkankę pod nią. Emiter ultradźwiękowy wysyła do tkanki wysoce kierunkowe impulsy. Impulsy zmieniają właściwości optyczne tkanki w taki sposób, że modulują światło lasera przechodzące przez tkankę. W efekcie impulsy ultradźwiękowe znakują określoną część tkanki, która ma być obserwowana przez detektor. Ponieważ prędkość impulsów ultradźwiękowych jest znana, do monitorowania można wybrać określoną głębokość.

Modulowane światło lasera jest wychwytywane przez detektor i wykorzystywane do obliczania koloru tkanki. Ponieważ kolor jest bezpośrednio związany z nasyceniem krwi tlenem (na przykład krew tętnicza jest jasnoczerwona, podczas gdy krew żylna jest ciemnoczerwona), można go wykorzystać do wydedukowania nasycenia tlenem tkanki. Pomiar ma charakter bezwzględny, a nie względny, ponieważ kolor jest wskaźnikiem absorpcji spektralnej hemoglobiny i nie ma na niego wpływu skóra głowy.

Głębsze obszary można oświetlić silniejszymi wiązkami lasera, ale natężenie światła musi być utrzymywane na poziomie, który nie uszkodzi skóry. Biorąc pod uwagę obecną praktyczną głębokość tej technologii wynoszącą 2,5 centymetra, najlepiej nadaje się do monitorowania górnych warstw mózgu. Smith sugeruje, że tę technologię można wykorzystać do monitorowania określonych skupisk naczyń krwionośnych.

Chociaż technologia została zaprojektowana do monitorowania określonego obszaru, może być również używana do monitorowania całej półkuli mózgu. Pomiar dowolnego obszaru w mózgu może dostarczyć lepszych informacji o nasyceniu tlenem całego mózgu niż pulsoksymetr w innym miejscu ciała. Hilton Kaplan, badacz z Zakładu Rozwoju Urządzeń Medycznych Uniwersytetu Południowej Kalifornii, mówi: Jeśli ta technologia pozwala nam faktycznie mierzyć głęboko w sobie, to jest to duża poprawa w porównaniu z ograniczeniami dziesięcioleci wersji skórnych.

Michał Balberg, dyrektor generalny i współzałożyciel OrNim, uważa, że ​​ostatecznie możliwe będzie rozmieszczenie zestawów sond na głowie, aby uzyskać topograficzną mapę natlenienia mózgu. Z czasem utlenowanie mózgu może zostać uznane za krytyczny parametr, który należy rutynowo monitorować. Balberg mówi: Nasz rozwój jest ukierunkowany na ustalenie nowej funkcji życiowej mózgu, która będzie wykorzystywana do monitorowania każdego pacjenta [który jest] nieprzytomny lub pod narkozą. Uważamy, że wpłynie to na postępowanie z pacjentem w nadchodzącej dekadzie w sposób porównywalny do pulsoksymetrów.

Michael Chorost obejmuje urządzenia medyczne dla Przegląd technologii . Jego książka o implantach ślimakowych, Przebudowa: jak stawanie się częścią komputera uczyniło mnie bardziej człowiekiem? , został opublikowany w 2005 roku.

ukryć