Chaque année, près de 800, 000 personnes aux États-Unis subissent un accident vasculaire cérébral, et près de 90 pour cent d'entre eux sont des accidents vasculaires cérébraux ischémiques dans lesquels un caillot coupe le flux sanguin vers une partie du cerveau. Pour éviter d'autres blessures, le flux sanguin vers le cerveau doit être rétabli le plus rapidement possible. Dans une nouvelle étude, les chercheurs montrent que des capteurs optiques non invasifs peuvent fournir aux cliniciens des informations en temps réel pour savoir si les traitements anti-caillots rétablissent le flux sanguin. La technique, qui surveille le flux sanguin et les niveaux d'oxygène dans le cerveau, pourrait également révéler des signes avant-coureurs de complications neurologiques après un AVC.

« Nous espérons que fournir une gestion individualisée des patients victimes d'un AVC avec de nouveaux systèmes de surveillance optique tels que celui que nous avons développé améliorera les chances de guérison et, par conséquent, réduire les soins de santé directs et le fardeau socio-économique de cette affection prévalente, " a déclaré Raquel Delgado-Mederos, chef de l'équipe de recherche de l'unité d'AVC de l'hôpital de la Santa Creu i Sant Pau, Espagne.

Dans la revue The Optical Society (OSA) Optique Biomédicale Express , les chercheurs rendent compte des tests sur le terrain de leur nouveau système de détection optique compact et convivial, qui est conçu pour une utilisation clinique dans les services d'urgence des hôpitaux. Ils ont fait la démonstration de leur système en l'utilisant au chevet des patients victimes d'AVC pour détecter, en temps réel, l'efficacité d'un médicament anticoagulant pour améliorer le flux sanguin vers le cerveau.

« L'impact potentiel de cette nouvelle approche est assez important puisque l'AVC est une cause majeure d'invalidité à long terme chez les adultes dans le monde entier, ", a déclaré Delgado-Mederos. "L'efficacité du traitement dépend de la restauration rapide du flux sanguin vers la partie affectée du cerveau."

Mesures du débit sanguin en continu

Actuellement, la plupart des cliniciens évaluent le flux sanguin dans le cerveau à l'aide de mesures prises à des moments uniques par résonance magnétique ou tomodensitométrie. Ces mesures sont généralement effectuées au moment de l'admission au service des urgences pour aider à guider les décisions de traitement d'un médecin. Bien qu'une méthode appelée Doppler transcrânien puisse effectuer une surveillance continue, il ne mesure que le flux sanguin dans les gros vaisseaux et les médecins doivent suivre une formation spéciale pour apprendre à l'utiliser et interpréter les résultats.

"Notre approche de surveillance optique fournit une mesure continue du flux sanguin dans les microvaisseaux du cerveau, qui fournissent directement du sang au tissu cérébral, " dit Delgado-Mederos. " Aussi, le système que nous avons créé est portable et adapté à la mesure en continu du débit sanguin cérébral au chevet du patient, sans avoir besoin d'expertise technique."

La technique de surveillance optique est basée sur la spectroscopie à corrélation diffuse (DCS), qui détermine le flux sanguin en analysant les taches sombres et lumineuses fluctuantes, ou des mouchetures, produite par la lumière laser traversant le tissu, y compris les vaisseaux sanguins. Combinant DCS avec la spectroscopie proche infrarouge (NIRS), ajoute des informations sur la quantité de sang dans le tissu cérébral et la quantité d'oxygène qu'il transporte.

L'approche combinée DCS/NIRS a été développée par le coauteur de l'article Turgut Durduran et ses collègues de l'Université de Pennsylvanie dans les années 1990. Plus tard, à l'ICFO, l'Institut des sciences photoniques, Barcelone, Espagne, Le groupe de Durduran a développé des appareils conviviaux qui ont permis à la technologie d'être utilisée comme outil de recherche dans les hôpitaux et les centres de santé du monde entier.

Création d'un système à usage clinique

L'introduction de ce qui était auparavant un instrument de recherche dans le contexte clinique difficile du service d'urgence a obligé les chercheurs à adapter le système pour une mise en œuvre très rapide. Le système DCS/NIRS compact et convivial qu'ils ont développé se compose de deux sondes optiques placées sur le front du patient. Ces sondes contiennent des fibres optiques sur mesure pour fournir la lumière d'un laser infrarouge, qui peut traverser la peau et le crâne pour atteindre les couches les plus externes du cerveau. Une partie de cette lumière est renvoyée à la surface où elle est détectée par les fibres optiques et utilisée pour mesurer le flux sanguin et l'oxygénation du sang dans les petits vaisseaux du cerveau.

Ils ont testé le système de surveillance optique sur cinq patients admis aux urgences avec un AVC ischémique aigu et qui ont été traités par activateur tissulaire du plasminogène, un médicament qui dissout le caillot pour améliorer la circulation sanguine. Ils ont utilisé le système pendant l'administration du traitement et ont ensuite suivi son effet sur le flux sanguin et l'oxygénation.

"Avec la surveillance optique, nous avons détecté l'augmentation du débit sanguin cérébral et de l'oxygénation provoquée par le traitement, " a déclaré Delgado-Mederos. " L'augmentation du flux sanguin détectée avec le nouveau système était en corrélation avec l'ouverture de l'artère bloquée observée à l'aide du Doppler transcrânien et avec des améliorations des déficits neurologiques. "

La nouvelle étude a montré qu'il est possible d'utiliser la surveillance optique DCS/NIRS pour évaluer le flux sanguin et l'oxygénation dans le cerveau après un AVC. Les chercheurs prévoient de reproduire l'étude avec plus de patients dans divers centres cliniques et sous différents scénarios afin de mieux comprendre les performances de la technique. Ils prévoient également de développer des logiciels et des sondes conviviaux pour faciliter la mise en œuvre à grande échelle du système dans des environnements cliniques en évolution rapide. Entreprises dérivées, dont un de l'ICFO, travaillent également à la commercialisation de la technologie et à la collecte de fonds pour les essais cliniques.