Ingénieurs biomédicaux à l'Université de Californie, Davis, ont développé une nouvelle technique pour mesurer le flux sanguin dans le cerveau humain, qui pourrait être utilisé chez les patients ayant subi un accident vasculaire cérébral ou un traumatisme crânien, par exemple. La nouvelle technique, basé sur la technologie conventionnelle de l'appareil photo numérique, pourrait être nettement moins cher et plus robuste que les méthodes antérieures.

Le travail est décrit dans un article publié le 26 avril dans la revue Optique .

"Notre configuration est très prometteuse, et le coût devrait être inférieur, " dit Wenjun Zhou, un chercheur postdoctoral travaillant avec Vivek Srinivasan, professeur agrégé au département de génie biomédical de l'UC Davis.

Si vous éclairez une solution trouble, particules légères, ou photons, seront dispersés dans différentes directions. Une technique expérimentale appelée spectroscopie de corrélation diffuse, ou DCS, utilise essentiellement cette approche pour regarder à l'intérieur du crâne de quelqu'un. La lumière laser est projetée sur la tête ; lorsque les photons du laser traversent le crâne et le cerveau, ils sont dispersés par le sang et les tissus. Un détecteur placé ailleurs sur la tête, où les photons repartent, capte les fluctuations lumineuses dues au mouvement du sang. Ces fluctuations fournissent des informations sur le flux sanguin.

Le signal lumineux est très faible, et plus il traverse le crâne et le tissu cérébral, plus il s'affaiblit. Donc DCS nécessite un certain nombre de très sensibles, détecteurs de comptage de photons uniques coûteux. Augmenter la lumière entrante risque de brûler la peau du patient.

Interférence pour amplifier le signal

Zhou et Srinivasan ont adopté une approche différente, basé sur le fait que les ondes lumineuses qui se chevauchent se renforceront ou s'annuleront, comme des ondulations qui se chevauchent sur un étang.

Ils ont d'abord divisé le faisceau lumineux en chemins « échantillon » et « référence ». Le faisceau d'échantillon va dans la tête du patient et un autre, plus forte, le faisceau de référence est acheminé de manière à se reconnecter avec le faisceau échantillon avant d'atteindre le détecteur. Cela amplifie le signal, ce qui signifie qu'au lieu d'avoir besoin d'environ 20 détecteurs de comptage de photons qui coûtent quelques milliers de dollars chacun, les chercheurs pourraient utiliser une seule puce d'appareil photo numérique à base de CMOS pour une fraction du prix.

"La forte lumière de référence améliore le signal le plus faible de l'échantillon, " dit Zhou.

Ils appellent la méthode spectroscopie d'onde de diffusion interférométrique, ou iDWS. Un avantage supplémentaire est qu'ils n'ont pas besoin d'éteindre les lumières de la pièce tout en effectuant des mesures avec iDWS, dit Zhou. Finalement, ils peuvent même être en mesure de surveiller le flux sanguin cérébral à l'extérieur, sous un soleil éclatant.

Jusque là, l'équipe a testé leur appareil en réalisant des enregistrements cérébraux de volontaires en laboratoire. Ils travaillent avec le Dr Bruce Lyeth et le Dr Lara Zimmermann du département de chirurgie neurologique de l'UC Davis pour valider et adapter la technologie en vue d'une utilisation éventuelle dans les soins neurocritiques. UC Davis a déposé une demande de brevet provisoire sur la technologie.