popularyzatorski opis rezultatów projektu
Transkrypt
popularyzatorski opis rezultatów projektu
Nr wniosku: 173573, nr raportu: 12732. Kierownik (z rap.): dr inż. Michał Kazimierz Kacprzak Głównym zadaniem w ramach realizacji projektu była próba oceny mechanizmu autoregulacji krążenia mózgowego za pomocą nowoczesnej, nieinwazyjnej metody optoelektronicznej jaką jest czasowo-rozdzielcza spektroskopia w bliskiej podczerwieni (trNIRS). W metodzie tej wykorzystywane są impulsowe źródła promieniowania o bardzo krótkim czasie trwania impulsu oraz zaawansowana technika detekcyjna, polegająca na pomiarze czasu przelotu pojedynczych fotonów przez badaną tkankę. Pozwala ona na śledzenie zmian współczynnika absorpcji w funkcji głębokości w miejscu pomiaru, a następnie, na jego podstawie obserwację parametrów hemodynamicznych tkanek kory mózgowej. Jednym z kluczowych zdań zrealizowanych w projekcie było zaprojektowaie i skonstruowanie optoelektroinicznego systemu pomiarowego do czasowo rozdzielczej spektroskopii w bliskiej podczerwieni. System został zoptymalizowany pod kątem badań klinicznych. Sterowanie pomiarem odbywa sie całkowicie z poziomu komputera przenośnego. Nastawy filtrów optycznych, kontrola mocy głowic laserowych oraz regulacja zasilania i wzmocnienia fotodetektorów realizowane jest przez odpowiedznie oprogramowanie. Przed pomiarami na zdrowych ochotnikach i badaniami w klinice przeprowadzono szereg pomiarów technicznych i klibracyjnych zbudowanego urządzenia. W ramach prac powstało urządzenie, które można łatwo przetransportować do szpitala, a dzięki specyfice pomiarów optoelektronicznych, ocena utlenowania i ukrwienia kory mózgowej pacjentów mogła odbywać się nieinwazyjnie i przyłóżkowo w warunkach oddziału intensywnej terapii. Po zrealizowaniu zadań związanych z projektowaniem, budową i pomiarami technicznymi systemu pomiarowego przystąpiono do badań zdrowych ochotników. Wykonano szereg pomiarów na grupie około 20 zdrowych osób. Optoda pomiarowa podczas tych badań umiaszczana była na czole badanych, tak że pomiary można było przeprowadzać na obydwu półkulach mózgu przy wysokim stosunku sygnału do szumu. Wykonano badania w spoczynku, przy zmianie nachylenia całego o zadany kąt, przy zmianie kąta nachylenia górnej części ciała o zadany kąt oraz przy wykonywaniu kontrolowanej hiperwentylacji i oddychaniu powiertzem i zwiększonej zawartości CO2. Równocześnie z sygnałami optycznymi rejestrowane były parametry fizjologiczne tj EKG, saturacja tętnicza oraz ciśnienie tętnicze krwi. Po opracowaniu metod analizy czasowo-częstotliwościowej rejestrowanych sygnałów przeprowadzono badania na pacjentach Oddziału Intensywnej Terapii Szpitala Praskiego w Warszawie. W trakcie realizacji projektu przygotowano również publikacje naukowe: jedna z nich została wysłana do publikacji w czasopiśmie Intensive Care Medicine, druga stanowi gotowy do wysłania manuskrypt wymagający korekty językowej, oraz dwie publikacje, które są obecnie w trakcie przygotowywania. Badania autoregulacji krążenia mózgowego są obecnie tematem wielu publikacji naukowych, w których poszukiwane są metody jej skutecznej oceny. Jako metody badania autoregulacji wskazywane są przez autorów takie techniki jak ultrasonografia przezczaszkowa (TCD), tomografia komputerowa CT, a nawet badania PET. Jednak tylko badanie TDC oraz metoda optyczna NIRS mogą być zastosowane bezpośrednio przy łóżku chorego na oddziele intensywnej terapii. W przypadku techniki NIRS możliwe jest również ciągłe monitorowanie poprzez przymocowanie optody pomiarowej np na czole chorego. Jednak w klasycznej metodzie NIRS, w której stosuje się światło o stałym natężeniu pomiar odbywa się w całej badanej objętości tkanki znajdującej się pod optodą. Również w tkankach skóry i czaszki, gdzie mechanizm autoregulacji nie występuje co może powodować zafałszowanie wyników pomiaru. Zastosowanie więc w tym przypadku czasowo rozdzielczej spektroskopii w bliskiej podczerwienii (trNIRS), gdzie możliwe jest wyznaczenie parametrów hemodynamicznych w funkcji głębokości, może mieć duże znaczenie dla rozwoju i potencjalnego zastosowania tej metody jako narzędzia diagnostycznego.