Newsflash
Hi-tech & Gadgets

Revoluție în cartografierea non-invazivă a fluxului sanguin

de Alexandra NISTOROIU - dec. 28 2015
Revoluție în cartografierea non-invazivă a fluxului sanguin
     Monitorizarea continuă a variațiilor fluxului sanguin este vitală în evaluarea statusului paturilor microvasculare și macrovasculare pentru o amplă arie de scenarii clinice și de cercetare. Deși există o varietate de tehnici, cele mai multe necesită imobilizarea completă a subiectului, ceea ce le restrânge utilitatea în context spitalicesc sau clinic. Cele care pot fi redate și în formate portabile suferă de o precizie limitată, artefacte ale mișcării și alte dezavantaje care decurg din imposibilitatea de a obține o conexiune mecanică noninvazivă, dar intimă între senzori și suprafața pielii. Dar lucrurile sunt pe cale să se schimbe. O echipă de cercetători americani și chinezi descrie*, în Science Advances, o tehnologie cu senzori realizată dintr-un material ultrasubțire, moale, care se adaptează cu ușurință pielii, oferind posibilități avansate de a realiza cartografierea continuă și precisă a fluxului sanguin.
O redare 3D a dispozitivului epidermic plasat pe piele deasupra unui vas sanguin. Dispozitivul moale, extensibil este laminat pe piele ca un tatuaj temporar pentru a efectua cartografierea noninvazivă în timp real a modificărilor fluxului sanguin de sub piele. Graficul arată datele captate de dispozitiv pe măsură ce fluxul sanguin se schimbă în timp (dreapta) și hărțile fluxului sanguin (stânga)
 
     Măsurătorile fluxului sanguin reprezintă foarte des un indicator esențial pentru evaluarea sănătății țesuturilor și vascularizației. Disfuncția endotelială vasculară poate să apară ca o componentă sau o consecință a aterosclerozei, diabetului, disfuncției renale, colagenopatiei, îmbătrânirii și altor patologii, inclusiv cele asociate cu stările inflamatorii. Este motivul pentru care există un interes crescut pentru dezvoltarea și șlefuirea instrumentelor capabile să monitorizeze sigur și noninvaziv fluxul sanguin din diferite arii ale corpului și în diferite condiții. În mod particular, e mare nevoie de sisteme capabile să măsoare fluxul asociat țesuturilor, care să înglobeze toate elementele vasculare (componentele arteriale, capilare, venoase).
     Tehnicile disponibile în prezent ar putea fi caracterizate după principiile fizice din spatele măsurătorii: mecanice (pletismografia), optice (fotopletismografia, flowmetria laser-Doppler-LDF, imaginea de contrast cu pulsuri laser LSCI), acustice (ultrasonografia) și  termice (diferite forme de degajare termică). Pletismografia înregistrează modificările de volum ale unui segment anatomic în raport cu regimul sistolo-diastolic de curgere a sângelui prin acel segment. În cazul fotopletismografiei, măsurătorile implică iluminarea optică pentru a identifica modificările în absorbția optică, cauzate de schimbări la nivelul volumului de sânge. Tehnologiile cu ultrasunete se bazează pe efecte Doppler. Efecte Doppler similare în semnalele optice formează baza măsurătorilor LDF. Fenomenele optice asociate, în care fluxul sanguin induce variații spațiotemporale în tiparele pulsațiilor laser reflectate, asociate cu o sursă de lumină coerentă, formează baza tehnicilor moderne de LSCI.
     Metodele optice și acustice sunt cele mai utile datorită scalabilității lor, în termeni de cartografiere spațiotemporală. Însă sensibilitatea extremă la mișcare impune imobilizarea subiectului în timpul realizării măsurătorii. Asta limitează folosirea lor în contextele controlate, de laborator sau clinice. Sistemele de măsurare optice portabile au început să devină disponibile, dar dispozitivele actuale sunt mai degrabă rigide și voluminoase, unde mai pui că sunt fixate de piele în feluri care pot cauza iritație sau disconfort după aplicarea pe o durată mai mare de timp și care pun o presiune inadecvată pe patul microcirculator, putând genera rezultate eronate.
     Autorii studiului publicat în Science Advances au creat un dispozitiv electronic care adoptă caracteristicile fizice ale epidermei pentru a permite măsurători termice precise ale fluxului sanguin, oferind avantaje considerabile față de metodele disponibile în prezent. Combinate cu tehnici de analiză termică, aceste platforme furnizează mecanisme de monitorizare cantitativă a vitezei și direcției fluxului sanguin din apropierea suprafeței (până la 2 mm adâncime), fără limitările menționate anterior și fără constrângeri asociate cu contactul, mișcarea, presiunea. Prin urmare, dispozitivele propuse ar putea fi folosite în mod continuu în timpul activității cotidiene. Avantajele vin din folosirea unor componente din materiale flexibile, ultrasubțiri, extensibile, în care detectorii termici se pliază intim pe suprafața pielii exclusiv prin acțiunea forțelor van der Waals, fără  a mai aplica presiune din exterior. Combinația dintre contactul intim cu pielea și masa extrem de mică (0,2–5 mg pe cmp, pentru 0–40 mm grosime a suportului de silicon) elimină mișcarea relativă între suprafața pielii și detectori chiar și în timpul mișcărilor rapide ale corpului.
     Masa termică scăzută și înalta permeabilitate gazoasă a acestor sisteme minimizează perturbarea temperaturii naturale a pielii. Măsurătorile pe subiecți umani voluntari, cu comparații cantitative cu măsurătorile fluxului sanguin prin sisteme optice comerciale de ultimă generație, demonstrează abilitatea de a cartografia fluxul sanguin direcționat în vasele mari de subsuprafață (de exemplu, venele), în condiții fiziologice variate. Modelele elementelor finite și analitice cantitative oferă un cadru sistematic pentru transformarea datelor măsurate în rate ale fluxului sanguin. Pot fi monitorizate și schimbările petrecute la nivelul fluxului sanguin prin microvascularizația din apropierea suprafeței (patul arteriolar și capilar), modificările induse de respirația profundă și de hiperemia mediată de o palmă, asociată cu urticaria dermatografică. Există și un modul avansat, care oferă posibilitatea monitorizării pe termen lung prin eliminarea surselor-cheie ale divagărilor în măsurare și prin reducerea consumului de energie electrică.

 

 

*Webb RC et al. Epidermal devices for noninvasive, precise, and continuous mapping of macrovascular and microvascular blood flow. Sci Adv. 2015 Oct 30;1(9):e1500701

Abonează-te la Viața Medicală!

Dacă vrei să fii la curent cu tot ce se întâmplă în lumea medicală, abonează-te la „Viața Medicală”, publicația profesională, socială și culturală a profesioniștilor în Sănătate din România!

  • Tipărit + digital – 249 de lei
  • Digital – 169 lei

Titularii abonamentelor pe 12 luni sunt creditați astfel de:

  • Colegiul Medicilor Stomatologi din România – 5 ore de EMC
  • Colegiul Farmaciștilor din România – 10 ore de EFC
  • OBBCSSR – 7 ore de formare profesională continuă
  • OAMGMAMR – 5 ore de EMC

Află mai multe informații despre oferta de abonare.

Cookie-urile ne ajută să vă îmbunătățim experiența pe site-ul nostru. Prin continuarea navigării pe site-ul www.viata-medicala.ro, veți accepta implicit folosirea de cookie-uri pe parcursul vizitei dumneavoastră.

Da, sunt de acord Aflați mai multe