Mesurer la façon dont le sang circule vers le cerveau est crucial pour comprendre un large éventail de problèmes neurologiques, des accidents vasculaires cérébraux aux migraines en passant par les traumatismes crâniens. L’obtention de telles mesures de manière non invasive reste cependant un défi. Le cuir chevelu et le crâne empêchent non seulement de voir directement le cerveau, mais disposent également de leur propre apport sanguin, ce qui complique encore davantage les mesures du débit sanguin cérébral.
Dans APL Bioingénierie, par AIP Publishing, des chercheurs du California Institute of Technology, de l'Université de Californie du Sud, du Rancho Research Institute, de l'Université de Toledo et de l'Institut national des neurosciences de Singapour ont développé un système qui utilise la spectroscopie optique pour mesurer le flux sanguin de manière non invasive.
À l’aide d’une méthode d’imagerie optique, l’appareil peut cibler différentes profondeurs pour faire la distinction entre le flux sanguin vers le cuir chevelu et le flux sanguin vers le cerveau. L’équipe a démontré son utilisation en bloquant temporairement le flux sanguin vers le cuir chevelu au niveau de l’artère temporale superficielle et en isolant sa dynamique sanguine.
Ce travail marque la première fois que ce type d'imagerie – la spectroscopie optique à contraste de taches, qui repose sur la lumière projetée dans le sang et l'analyse du flou des taches des éléments du sang – a été configuré pour éliminer le bruit du flux sanguin vers le cuir chevelu.
Nous avons établi un cadre expérimental sûr, simple et reproductible que d'autres chercheurs peuvent utiliser pour valider leurs propres systèmes optiques non invasifs. Au lieu de s'appuyer uniquement sur des simulations, les groupes peuvent désormais utiliser l'occlusion superficielle de l'artère temporale pour obtenir des données réelles sur le cuir chevelu de leur appareil par rapport à la sensibilité du cerveau. »
Max Huang, auteur de l'étude et chercheur étudiant diplômé, California Institute of Technology
Le dispositif est logé dans un bandeau qui traverse le front et contient une source de lumière et sept détecteurs disposés à distance croissante de l'artère. Les détecteurs plus proches captent des données optiques moins profondes, comme les signaux provenant du cuir chevelu, tandis que ceux situés à une plus grande distance reçoivent un ensemble de signaux plus profonds et plus larges.
En identifiant les signaux les plus proches de la surface de la peau, l'appareil du groupe peut déterminer quelles parties des signaux les plus profonds correspondent au flux sanguin dans le cerveau.
Ils ont également constaté que le blocage temporaire de l'artère temporale superficielle, un vaisseau sanguin qui prend naissance près de l'oreille et assure le flux sanguin vers l'avant du cuir chevelu, diminuait considérablement les signaux provenant des canaux moins profonds correspondant au cuir chevelu, mais ne modifiait pas les signaux provenant des canaux plus profonds. Pour ce faire, ils ont appuyé doucement sur l'artère temporale superficielle des patients pendant quelques secondes et mesuré les signaux.
« Certaines personnes ont des couches de cuir chevelu ou de crâne plus épaisses, tandis que d'autres en ont des plus fines », a déclaré l'auteur Simon Mahler. « Cette variabilité rend difficile la conception d'un appareil unique pouvant être facilement utilisé par une large cohorte de participants et signifie que les résultats peuvent varier d'un individu à l'autre. »
Le groupe cherche ensuite à développer le dispositif, notamment en validant davantage et en ajoutant un capteur permettant de le placer directement sur la peau.
