Agyi véráramlást mérő optikai eszköz

Az APL Bioengineering folyóiratban október 21-én jelent meg a Keck School of Medicine of USC kutatóinak tanulmánya, amelyben egy olyan eszköz kifejlesztéséről számoltak be, amely lehetővé teszi az agyi véráramlás és helyi térfogatváltozás nyomon követését. Az agyi véráramlás mérése alapvető fontosságú számos neurológiai kórkép, például a stroke, a traumás agysérülés (TBI) és a vaszkuláris demencia diagnosztikája és kezelése szempontjából. A jelenleg alkalmazott képalkotó eljárások, mint a mágneses rezonanciás képalkotás (MRI) vagy a komputertomográfia (CT), bár pontosak, rendkívül költségesek, ráadásul a klinikai gyakorlatban hozzáférhetőségük erősen korlátozott.

A Dél-Kaliforniai Egyetem Neurorestaurációs Központja és a California Institute of Technology (Caltech) kutatói egy egyszerű, nem invazív alternatívát fejlesztettek ki, amely a jelenleg állatkísérletekben alkalmazott speckle-kontraszt optikai spektroszkópia (SCOS) technológiáját adaptálja humán felhasználásra. Az eljárás lényege, hogy egy megfizethető, nagy felbontású kamera segítségével rögzíti a lézersugár által szórt fény mintázatát, amelyből következtetni lehet az agyi véráramlásra és vértérfogatra.

A módszer működését Charles Liu, a cikk társszerzője úgy foglalta össze, hogy a lézersugáron áthaladó apró vérsejtek által szórt fény mintázata lehetővé teszi az agyi véráramlás és vértérfogat mérését. A készüléket már embereken is tesztelték kisebb, az elgondolás helyességét igazoló (proof-of-concept) vizsgálatokban, amelyek során igazolták a technológia hasznosságát a stroke-kockázat felmérésében és az agysérülések detektálásában.

A jelenlegi kutatás célja annak megerősítése volt, hogy a SCOS valóban az agyi véráramlást méri, nem pedig a fejbőrben található vérerek aktivitását, amely régóta kérdéses a fényalapú agyi képalkotó eljárások esetében. Liu kutatócsoportja innovatív megközelítést alkalmazott: a fejbőr vérkeringésének ideiglenes blokkolásával igazolták, hogy a SCOS által mért jelek valóban az agyi erekből származnak. A húsz résztvevőn végzett mérések alapján megállapították, hogy a legpontosabb agyi véráramlási adatok akkor nyerhetők, ha a detektort legalább 2,3 centiméteres távolságra helyezik el a lézerforrástól. A húsz résztvevőn végzett vizsgálatok során a kutatók ideiglenesen megszüntették a fejbőr véráramlását, majd SCOS-méréseket végeztek, miközben fokozatosan távolították el a detektort a fejtől. Így egyre mélyebb rétegekből származó jeleket tudtak rögzíteni, és megerősítették, hogy a 2,3 centiméteres távolság optimális az agyi véráramlás mérésére, miközben minimalizálja a fejbőrből származó interferenciát. Az eredmények alátámasztják a SCOS technológia alkalmazhatóságát az agyi véráramlás nem invazív detektálására, és fontos támpontot nyújtanak más olyan kutatók számára is, akik fényalapú képalkotó eljárásokkal dolgoznak.

Simon Mahler, a tanulmány másik társszerzője kiemelte, hogy ez volt az első olyan humán vizsgálat, amely kísérleti bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a lézer speckle optikai eszköz képes a fejbőr rétegein áthatolva agyi jeleket érzékelni. Ez jelentős előrelépés a SCOS technológia nem invazív agyi véráramlás-mérésre történő alkalmazása felé. A kutatás nemcsak tudományos, hanem klinikai jelentőséggel is bír, mivel alátámasztja a SCOS technológia alkalmazhatóságát a stroke, agysérülések és demencia korai felismerésében és nyomon követésében. Mivel a vizsgálatokat kizárólag embereken végezték, a technológia gyorsan átültethető a laboratóriumi környezetből a klinikai gyakorlatba. Liu hangsúlyozta, hogy a kutatócsoport közvetlenül humán alkalmazásra fejlesztette ki az eszközt, így nincs szükség további adaptációra, és a technológiát stroke és TBI diagnosztikájában már használják is a fejlesztésben részt vevő partnerintézmények.

A következő lépésként a kutatók a technológia és a szoftver továbbfejlesztését tervezik, különös tekintettel a képalkotás felbontásának javítására és az adatkinyerés minőségének optimalizálására. Liu szerint azzal, hogy immár bizonyítottan azt mérik, amit mérni szándékoznak, lehetőség nyílik a technológia szélesebb körű klinikai tesztelésére is.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Optical device distinguishes blood flow signals from the brain and scalp

Assessing human scalp and brain blood flow sensitivities via superficial temporal artery occlusion using speckle contrast optical spectroscopy

Irodalmi hivatkozás:

Assessing Human Scalp and Brain Blood Flow Sensitivities via Superficial Temporal Artery Occlusion Using Speckle Contrast Optical Spectroscopy, APL Bioengineering (2025).