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用光测量脑血流量的新技术

2019-05-27

  加利福尼亚大学戴维斯分校的生物医学工程师开发了一种测量人脑血流的新技术,可用于中风或创伤性脑损伤患者。基于传统数码相机技术的新技术可以比现有方法更便宜,更稳健。

  该工作在4月26日发表在Optica期刊上的论文中有所描述。

  加州大学戴维斯分校生物医学工程系副教授Vivek Srinivasan博士后工作的博士后研究员周文君说:“我们的设置非常有前景,成本应该更低。”

  如果你将光线照射到混浊的溶液中,光粒子或光子将在不同的方向上散射。一种称为漫反射相关光谱(DCS)的实验技术基本上使用这种方法来查看某人的头骨内部。激光照射在头上; 当来自激光的光子穿过颅骨和大脑时,它们被血液和组织散射。放置在头部其他地方的探测器,光子再次出路,拾取由于血液运动引起的光波动。这些波动提供有关血流的信息。

  光信号非常弱,并且它越过颅骨和脑组织,它越弱。因此DCS需要许多非常灵敏,昂贵的单光子计数探测器。增加光线会使患者皮肤灼热。

  干扰增强信号

  周和Srinivasan采取了不同的方法,基于这样一个事实,重叠的光波将加强或相互抵消,如池塘上的重叠涟漪。

  他们首先将光束分成“样本”和“参考”路径。样本光束进入患者头部,另一个更强的参考光束被路由,以便在进入检测器之前与样本光束重新连接。这增强了信号,这意味着研究人员可以使用单个基于CMOS的数码相机芯片,而不需要大约20个光子计数探测器,每个花费几千美元。

  “强参考光可以增强样品中较弱的信号,”周说。

  他们将方法称为干涉漫射波光谱法或iDWS。周说,一个额外的优势是他们在用iDWS进行测量时不需要关闭房间灯。最终,他们甚至可以在明亮的阳光下监测户外的脑血流量。

  到目前为止,该团队已经通过实验室志愿者的大脑录音测试了他们的设备。他们正与加州大学戴维斯分校神经外科学系的Bruce Lyeth博士和Lara Zimmermann博士合作,对最终用于神经临床护理的技术进行验证和调整。加州大学戴维斯分校已申请该技术的临时专利。

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