Una nuova tecnologia diagnostica ottica sviluppata alla Facoltà di Ingegneria della Tufts University permette di identificare e monitorare in modo innovativo i danni cerebrali derivanti da lesioni traumatiche, ictus o demenza vascolare, in tempo reale e senza procedure invasive.

La Spettroscopia Emodinamica Coerente (CHS-Coherent Hemodynamics Spectroscopy), sviluppata da Sergio Fantini, professore di Ingegneria Biomedica della Tufts, misura il flusso di sangue, il volume di sangue, e il consumo di ossigeno nel cervello. Utilizza una tecnologia a raggi del vicino infrarosso (NIR) non invasiva, per scansionare il tessuto cerebrale, e quindi applica algoritmi matematici per interpretare le informazioni.

"La CHS si basa su misurazioni di emodinamica cerebrale che vengono interpretate secondo procedure uniche che generano le misure di flusso ematico cerebrale, il volume del sangue e il consumo di ossigeno", spiega Fantini. "Questa tecnica può essere usata non solo per valutare le patologie del cervello, ma anche per studiare il flusso di sangue e come è regolato nel cervello sano".

La Tufts ha concesso in licenza la CHS, su base non esclusiva, alla ISS, una società di Champaign nell'Illinois, specializzata nella tecnologia per misurare la concentrazione di emoglobina e l'ossigenazione nel tessuto cerebrale e muscolare. "Il mercato potenziale della CHS è grande in quanto comprende diverse applicazioni, dal monitoraggio dei disturbi cerebrovascolari alla valutazione dei disturbi neurologici", spiega Beniamino Barbieri, presidente della ISS. "Mi ricorda l'introduzione della tecnologia ad ultrasuoni all'inizio degli anni settanta, nessuno allora sapeva come utilizzare la nuova tecnologia e, naturalmente, oggi, le sue applicazioni sono onnipresenti in ogni centro medico".

Come funziona

La CHS utilizza diodi laser che emettono luce NIR che viene inviata al cuoio capelluto da fibre ottiche. Le onde luminose vengono assorbite dai vasi sanguigni nel cervello. La luce rimanente viene riflessa verso i sensori, con segnali ottici che oscillano con il tempo in funzione del battito cardiaco, della respirazione o di altre fonti di variazioni della pressione sanguigna. Analizzando i segnali luminosi con algoritmi sviluppati per questo scopo, il modello di Fantini è in grado di valutare il flusso di sangue e il modo in cui il cervello lo regola, che è un marcatore della salute del cervello.

La tecnologia CHS è stata testata nei pazienti sottoposti ad emodialisi al Medical Center della Tufts. La ricerca pubblicata ha registrato un flusso ematico cerebrale più basso nei pazienti in dialisi rispetto ai pazienti sani. "I modi non invasivi per misurare i cambiamenti locali del flusso ematico cerebrale, in particolare durante i periodi di stress, come la emodialisi, gli interventi chirurgici e il contesto dell'ictus, potrebbe avere importanti implicazioni per mantenere le funzioni del cervello sano", dice Daniel Weiner, MD, nefrologo del Tufts Medical Center (Tufts MC) e professore associato di medicina alla Tufts University School of Medicine (TUSM), che faceva parte del team di ricerca.

Anche Josh Kornbluth, MD, neurologo del Tufts MC e professore associato di medicina alla TUSM, sta lavorando con Fantini per esplorare il potenziale della CHS nel valutare lo stato cerebrovascolare dei pazienti che soffrono di trauma cranico o ictus. Essi sperano di testare ulteriormente la CHS nei pazienti neurologici di terapia intensiva.

"La disponibilità dei dati sul flusso sanguigno cerebrale locale, e di quanto correttamente è regolato, può permettere di sviluppare terapie individualizzate e interventi in modo più accurato, invece di scegliere un approccio uguale per tutti per la lesione traumatica cerebrale, l'ictus, o l'emorragia subaracnoidea", dice Kornbluth.

Fonte:  Tufts University  (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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