مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که استفاده از فیبرهای نوری برای نظارت هم‌زمان بر نشانگرهای سلامت مغز می‌تواند به پیشگیری از مشکلات جدی پس از آسیب مغزی تروماتیک کمک کند.
به گزارش تکناک، فیبر نوری که اغلب برای انتقال سریع‌تر اینترنت شناخته می‌شود، در این مطالعه به عنوان ابزاری برای نظارت بر سلامت مغز استفاده شده است. این فناوری از پالس‌های نور برای انتقال داده‌ها از طریق رشته‌های نازک شیشه یا پلاستیک استفاده می‌کند.
محققان دانشگاه امپریال کالج لندن (ICL) اعلام کردند که نظارت مداوم بر مغز برای شناسایی به موقع تغییرات، حیاتی است و می‌تواند به مداخله سریع و درمان‌های شخصی‌سازی شده کمک کند. اما سیستم‌های موجود، قادر به نظارت هم‌زمان و دقیق بر چندین نشانگر مغزی نیستند.
پس از آسیب مغزی تروماتیک (TBI)، مغز دچار ورم می‌شود که می‌تواند آسیب‌های جدی‌تری وارد کند. این ورم می‌تواند فشار زیادی به بافت مغز بیاورد و آسیب‌های بیشتری ایجاد نماید.
مراقبت دقیق از مغز پس از آسیب اولیه، می‌تواند از وقوع این مشکلات جلوگیری کند. پزشکان برای این کار، باید بر پارامترهایی مانند: فشار داخل جمجمه، سطح اکسیژن مغز، جریان خون مغزی و EEG نظارت داشته باشند.
محققان در این مطالعه، با استفاده از فیبر نوری شش نشانگر سلامت مغز را هم‌زمان اندازه‌گیری کرده‌اند، که شامل دما، pH، غلظت اکسیژن محلول، گلوکز، یون‌های سدیم و یون‌های کلسیم است.
این نشانگرها با استفاده از مایع مغزی نخاعی (CSF)، که اطراف مغز و نخاع را احاطه کرده است، اندازه‌گیری می‌شوند. این مایع به مغز مواد مغذی می‌رساند و از آن محافظت می‌کند.
این تکنولوژی جدید می‌تواند به طور قابل توجهی در مراقبت از بیماران مبتلا به آسیب مغزی تروماتیک مفید باشد و به جلوگیری از مرگ و عوارض جدی کمک کند.
محققان با استفاده از این فناوری، دستگاهی توسعه داده‌اند که می‌تواند شش نشانگر سلامت مغز را به طور مداوم و دقیق اندازه‌گیری کند.
این دستگاه از فیبر نوری و حسگرهای فلورسنت بهره می‌گیرد، که با کمک لیزر دارای چند طول موج، هر یک از این نشانگرها را به طور جداگانه و هم‌زمان اندازه‌گیری می‌کند.
برای اطمینان از عملکرد بهتر، یک فیبر اضافی نیز در نظر گرفته شده است، که در صورت نیاز به تقویت سیگنال یا اندازه‌گیری نشانگر هفتم، مورد استفاده قرار گیرد.
این فیبرها در یک کاتتر به ضخامت ۲.۵ میلی‌متر قرار داده شده‌اند، که ابتدا در نمونه‌های حیوانی مبتلا به آسیب مغزی تروماتیک آزمایش شد. سپس برای ارزیابی دقیق‌تر، نمونه‌هایی از مایع مغزی-نخاعی (CSF) انسانی از ۱۱ بیمار جمع‌آوری و با همین سیستم اندازه‌گیری شد.
محققان اعلام کردند که این سیستم، دقت بالایی در اندازه‌گیری هم‌زمان چندین نشانگر سلامت مغز نمونه‌های انسانی از خود نشان داد.
به گفته محققان، این تکنولوژی همراه با الگوریتم‌های هوشمند، می‌تواند به طور مؤثری در درمان آسیب مغزی تروماتیک و نظارت بر وضعیت مغز در بیمارانی که نیاز به درمان‌های فوری دارند، کمک کند.
همچنین این دستگاه ظرفیت بیشتری دارد و محدود به شش نشانگر سلامت مغز نیست. محققان گفتند: «با بهینه‌سازی دقیق‌تر طراحی، این سیستم می‌تواند بیش از ۱۰ نشانگر را به‌طور هم‌زمان اندازه‌گیری کند. برای این کار، به لیزرهای اضافی با طول‌موج‌های مختلف نیاز است.»
این پیشرفت می‌تواند به طور قابل توجهی در بهبود مراقبت از بیماران مبتلا به آسیب مغزی، همچنین پیشگیری از عوارض جدی بعد از این آسیب‌ها مؤثر باشد.
محققان اعلام کردند که این دستگاه حسگر جدید می‌تواند در شرایط مختلف مورد استفاده قرار گیرد. طراحی این دستگاه مبتنی بر فیبر نوری است، که آن را برای استفاده در تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) سازگار می‌کند.
این ویژگی به آن امکان می‌دهد که در جراحی‌های هدایت‌شده با MRI، به ویژه با فیبرهای بلند و قابلیت نظارت از راه دور، کاربرد داشته باشد.
همچنین این دستگاه می‌تواند در سیستم‌های تحویل دارو نیز مورد استفاده قرار گیرد و از فیبرهای توخالی برای اندازه‌گیری پاسخ به داروها استفاده کند.
این دستگاه با اندازه کوچک و مواد زیست‌سازگار خود، خطر آسیب به بافت مغز و ایجاد التهاب را کاهش می‌دهد و برای کاشت طولانی‌مدت مناسب است. البته باید عملکرد آن در درازمدت مورد ارزیابی قرار گیرد.
به گفته محققان، این سیستم اندازه‌گیری سلامت مغز ویژگی‌هایی مانند: کم‌تهاجمی بودن، حساسیت بالا، انتخابی بودن و قابلیت برگشت‌پذیری دارد و می‌تواند به طور مستمر، فیزیولوژی مغز را نظارت کند.
این دستگاه پتانسیل زیادی برای کمک به شناسایی بیماری‌ها و راهنمایی در جراحی‌ها دارد و می‌تواند در مواردی مانند: آسیب مغزی، سکته مغزی و جراحی تومور مغزی مفید باشد.
این تحقیق در مجله ACS Sensors منتشر شده است.
