Лазерная гарнитура оценивает риск инсульта в режиме реального времени

Инженеры из Калифорнии разработали гарнитуру, которая использует лазеры для оценки риска инсульта у владельца в режиме реального времени. Несмотря на то, что множество датчиков и проводов гарнитуры делают ее громоздкой и непрактичной для использования за пределами лаборатории, это первое в мире устройство, способное предсказывать инсульты неинвазивным способом.

Инсульты возникают, когда мозг испытывает нарушение кровотока. При ишемических инсультах, которые составляют абсолютное большинство из миллионов инсультов, происходящих каждый год, тромб или другая закупорка препятствует свободному притоку крови к мозгу и от него.

Во время геморрагических инсультов внезапное кровоизлияние в мозг вызывает отек мозга, создавая давление, которое прерывает нормальные функции органа. Поскольку оба типа инсульта связаны с аномальным кровотоком, врачи могут использовать компьютерную томографию, МРТ и спинномозговую пункцию для выявления кровоизлияния, поврежденных клеток крови или мозговой ткани, которая пострадала от снижения кровоснабжения.

Но какими бы полезными ни были эти тесты для диагностики и лечения после инсульта, они не дают предупреждения до того, как произойдет инсульт. Они также довольно инвазивны: в то время как КТ и МРТ требуют от человека «всего лишь» лежать внутри шумного аппарата в течение нескольких минут, спинномозговые пункции могут быть чрезвычайно болезненными.

Это означает, что уже давно существует потребность в достаточно доступной оценке риска инсульта, и, работая с экспертами из Медицинской школы Кека Университета Южной Калифорнии (USC), инженеры из Калифорнийского технологического института, создали устройство для оценки риска инсульта.

Согласно статье в Biomedical Optics Express, гарнитура основана на серии лазерных диодов в напечатанных на 3D-принтере корпусах, которые прилегают ко лбу пользователя. Хотя череп блокирует большую часть обзора кровотока мозга, эти лазеры излучают инфракрасный свет, который проходит как через череп, так и через мозг.

Когда лазер на лбу излучает инфракрасный свет, датчик на задней панели гарнитуры измеряет, как свет ослабевает во время его пропускания, в процессе, называемом спекл-контрастной оптической спектроскопией. Это ослабление дает представление о том, как кровь движется в голове: более быстрые колебания света указывают на более быстрый кровоток и наоборот.

Команда инженеров протестировала свою гарнитуру с 50 участниками. Половина из них была отнесена к группе низкого риска, а половина — к группе высокого риска. В течение одной минуты исследователи измеряли нормальный кровоток каждого участника. Затем они попросили участников задержать дыхание. Задержка дыхания увеличивает приток крови к мозгу, что позволяет увидеть различия в кровотоке между мозгом участников с низким и высоким риском.

В итоге, в группе низкого риска наблюдалось меньшее увеличение кровотока, чем в группе высокого риска. Исследователи считают, что это связано с тем, что мозг участников с низким риском способен к увеличению кровотока по умолчанию, в то время как мозг участников с высоким риском борется за поддержание этой способности.

Инженеры продолжают тестировать свою устройство в больнице. Кроме того, они работают над интеграцией машинного обучения для улучшения процесса сбора данных гарнитурой. Если все пойдет хорошо, исследователи проведут клинические испытания, которые в конечном итоге могут принести гарнитуру в медицинские учреждения для скрининга риска инсульта.