Устройство с лазерным приводом, которое обеспечивает мгновенную обратную связь относительно риска инсульта у пациента, может произвести революцию в современных сложных методах точной оценки и предоставить врачам портативный, доступный и неинвазивный способ проведения жизненно важных вмешательств.
Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) и Медицинской школы Кека при Университете Южной Калифорнии (USC) разработали носимое лазерное устройство, которое отслеживает изменения и объем мозгового кровотока, когда пациент задерживает дыхание. Анализ этого теста в режиме реального времени может обеспечить мгновенную обратную связь относительно риска инсульта у пациента.
«С этим устройством мы впервые получим способ узнать, является ли риск инсульта у кого-то в будущем значительным или нет, основываясь на физиологических измерениях», — сказал соавтор исследования Саймон Малер, научный сотрудник Caltech. «Мы считаем, что это может действительно произвести революцию в способе оценки риска инсульта и в конечном итоге поможет врачам определить, является ли риск у пациента стабильным или ухудшается».
Устройство пропускает инфракрасный лазерный свет через череп в мозг, в то время как соседняя камера собирает данные, измеряя свет, отражающийся обратно после «рассеивания» кровотоком в кровеносных сосудах. Этот метод, известный как спекл-контрастная оптическая спектроскопия (SCOS), по сути показывает скорость кровотока по тому, как быстро изменяется рассеяние.
Визуальное объяснение того, как работает устройство Caltech
В исследовании команда набрала 50 участников, которые затем были разделены на две группы — высокого и низкого риска — после заполнения анкеты на основе калькулятора риска инсульта Кливленда. Оснащенные устройством, у каждого участника в течение трех минут анализировались скорость и объем кровотока в мозге, и им было предложено задержать дыхание на отметке в одну минуту.
Задержка дыхания создает стресс для мозга, поскольку он лишен кислорода, что заставляет остальное тело реагировать, перекачивая больше крови в орган. Затем кровоток возвращается к базовому — или «нормальному» — уровню, как только возобновляется регулярное дыхание. Благодаря этому процессу анализ SCOS устройства выявил ключевые различия между группами низкого и высокого риска.
«С возрастом кровеносные сосуды людей становятся более жесткими, что делает их более подверженными инсульту», — говорит Чанхуэй Ян, профессор Калифорнийского технологического института. «Попросив человека задержать дыхание, мы можем использовать SCOS для измерения того, насколько расширяются кровеносные сосуды и насколько быстрее в ответ течет кровь по сосудам. Эти реактивные измерения указывают на жесткость сосудов, и такие измерительные возможности уникальны для транскраниальных оптических методов.
«Наша технология впервые позволяет проводить такие измерения неинвазивно», — добавил он.
Саймон Малер из Калифорнийского технологического института надевает устройство CSOS на аспиранта Юй Си Хуана
Калтийские
Исследователи теперь изучают возможность добавления машинного обучения в анализ собранных данных и проведения клинического испытания для отслеживания пациентов в течение более двух лет. Более того, они надеются, что по мере развития этой технологии она в конечном итоге будет делать больше, чем анализировать риск, но и сможет определять, где именно в мозге уже произошел инсульт.
Ежегодно инсультом страдают около 800 000 американцев и 15 миллионов человек во всем мире, и он остается основной причиной серьезной, стойкой инвалидности в США.
«Этот подход однажды может быть включен в регулярное тестирование, проводимое во время ежегодных медицинских осмотров, предоставляя врачам важную информацию о здоровье пациента», — сказал Чарльз Лю из USC. «Это может быть особенно полезно для сообществ с ограниченным доступом к передовым медицинским учреждениям и имеет потенциал для разработки персонализированных стратегий по снижению риска инсульта».
Исследование было опубликовано в журнале Biomedical Optics Express.
