Investigadores desarrollarán un nuevo dispositivo de imágenes para bebés con trastornos cerebrales

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Revisado por Emily Henderson, B.Sc. – Utilizando tecnología de gafas de visión nocturna, luz infrarroja cercana y detectores de alta resolución, un equipo de científicos y un neurocirujano pediátrico del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston desarrollaron un dispositivo de imagen portátil para bebés despiertos con trastornos cerebrales. UTHealth).

La tomografía óptica transcraneal basada en la tapa (CTOT), que utiliza una tapa para la cabeza del bebé, es el primer dispositivo de imagen funcional de cerebro completo de alta resolución que no requiere que el bebé sea sometido a anestesia.

La investigación fue publicada recientemente en The IEEE Transactions on Medical Imaging Journal, una revista del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos.

Las imágenes precisas a través de CTOT, pronunciadas “ver tot”, ayudan a los médicos a diagnosticar con precisión la gravedad de la lesión cerebral de un bebé e identificar el tratamiento ideal para optimizar la calidad de vida durante la infancia.

Los trastornos como la parálisis cerebral, un accidente cerebrovascular relacionado con el nacimiento y la epilepsia afectan el desarrollo cerebral de un bebé. En los Estados Unidos, alrededor de 10,000 bebés nacen cada año con parálisis cerebral, y alrededor de 470,000 niños tienen epilepsia, un trastorno convulsivo.

Actualmente no hay forma de capturar con precisión la actividad cerebral para cuantificar la gravedad de estas afecciones sin poner a los bebés a dormir para obtener imágenes de resonancia magnética (MRI) o tomografía por emisión de positrones (PET), ya que ambos requieren estar quietos.

” Las imágenes nos ayudan a comprender qué partes del cerebro no funcionan normalmente, lo cual es fundamental para localizar un foco de ataque en la epilepsia y comprender la disfunción cerebral después del accidente cerebrovascular, entre otras enfermedades neurológicas.

La resonancia magnética y la PET son caras, se encuentran en otras áreas del hospital y requieren anestesia para niños pequeños, por lo que tuvimos que encontrar una nueva forma de obtener el tipo de mapeo cerebral funcional que necesitábamos “. Shah también es el director de pediatría cirugía de espasticidad y epilepsia en Children’s Memorial Hermann Hospital“.

“Manish N. Shah, MD, Profesor Asistente, División de Neurocirugía Pediátrica con la Escuela de Medicina McGovern en UTHealth” –

El Dr. Shah también es neurocirujano pediátrico con UT Physicians y UTHealth Neurosciences.

Para crear la gorra que los bebés pueden usar junto a la cama mientras están en los brazos del cuidador, Shah se asoció con Banghe Zhu, PhD, profesora asistente del Centro de Imágenes Moleculares y Eva Sevick, PhD, profesora y directora del centro en el Instituto de la Fundación Brown de Medicina Molecular para la Prevención de Enfermedades Humanas en la Escuela de Medicina McGovern. El dispositivo de primera generación captura la imagen en minutos, y los diseños posteriores deben permitir la imagen en segundos.

“Se coloca la tapa en el niño y se pasa luz inofensiva del infrarrojo cercano desde un lado y se recoge en el otro lado de la tapa. Usando un sistema detector sensible, podemos usar la luz recolectada para reconstruir una imagen 3D de alta resolución de actividad cerebral“, dijo Shah.

“Cuando sabemos qué parte del cerebro no funciona, podemos eliminarlo, como en la epilepsia; o estimularlo, como en la epilepsia, la parálisis cerebral, la enfermedad de Parkinson o la depresión, etc. Un mejor diagnóstico produce un tratamiento más preciso y un mejor resultado para el paciente “.

Shah tomó la idea de una gorra de imágenes para Sevick y Zhu en el Centro de Imágenes Moleculares.

“Necesitábamos encontrar una manera de detectar la luz infrarroja cercana transmitida muy débilmente y evitar interferencias. Para superar esto, adaptamos una tecnología de ‘gafas de visión nocturna'”, dijo Zhu, el ingeniero óptico biomédico líder en el proyecto.

La luz láser es inofensiva para el bebé: la luz es más tenue que los diodos láser utilizados en el escáner de una tienda de comestibles, dijo Sevick, quien supervisó el proyecto que incorporó parte de su tecnología ya desarrollada.

“Los militares usan gafas nocturnas para detectar las firmas de calor del infrarrojo cercano. Zhu está utilizando la misma tecnología de gafas nocturnas para detectar la luz tenue e infrarroja cercana transmitida a través del cerebro de los recién nacidos. A partir de la luz recolectada, Zhu usa un algoritmo matemático para determinar un mapa de los niveles de hemoglobina que absorben la luz, lo que puede proporcionar información clínica de la lesión cerebral “, dijo Sevick, presidente distinguido de Nancy y Rich Kinder en Investigación de Enfermedades Cardiovasculares en la Escuela de Medicina McGovern.

“Nadie ha podido crear un dispositivo óptico que sea lo suficientemente sensible como para generar imágenes rápidamente en el cerebro”.

Se necesitaron cerca de tres años para desarrollar prototipos, prueba y error, y una comunicación estrecha entre el médico y los científicos para lograr el límite para lograr imágenes precisas del cerebro completo en un entorno clínico.

“Nunca había trabajado en un proyecto desde el banco hasta la cama, por lo que este es realmente un proyecto único para mí”, dijo Zhu.

“Es realmente raro que las ideas pasen del banco a la cama tan rápido y exitosamente como nuestro equipo ejecutó”, dijo Sevick. “El éxito requiere que un clínico especial sea paciente con las ‘peculiaridades’ de los ingenieros mientras mantiene el enfoque principal en la atención clínica. Nuestro equipo de ingeniería también escuchó atentamente a los clínicos y trabajó en colaboración con ellos para obtener este resultado emocionante”.

Debido a que el dispositivo se puede usar mientras está despierto y activo, abre la puerta para que los investigadores y los médicos revolucionen el diagnóstico y el tratamiento de los trastornos del movimiento como la parálisis cerebral.

“El siguiente paso es hacer un dispositivo de resolución aún mayor y continuar recolectando datos de niños con derrames cerebrales y epilepsia para comprender mejor las enfermedades”, dijo Shah.

Fuente: Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas en Houston

Vía: News-medical – Foto de Gustavo Cultivo en Unsplash


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