Nr wniosku: 189514, nr raportu: 19565. Kierownik (z rap.): prof. dr
advertisement
Nr wniosku: 189514, nr raportu: 19565. Kierownik (z rap.): prof. dr hab. inż. Adam Stefan Liebert Celem realizacji projektu „Wysokorozdzielcza optyczna topografia mózgu” było opracowanie nieinwazyjnej techniki pomiarowej umożliwiającej obrazowanie aktywności mózgu dorosłego człowieka w trakcie wykonywania różnych czynności pobudzających różne obszary mózgu. Przykładowo, obszar mózgu zwany ośrodkiem motorycznym umieszczony w lewej jego półkuli, jest bardziej ukrwiony oraz konsumuje więcej tlenu w momencie wykonywania czynności prawą ręką. Jeżeli na powierzchni głowy, ponad badanym ośrodkiem mózgu, umieścimy źródło światła oraz (w odległości 2-5cm od niego) detektor promieniowania świetlnego, to sygnał optyczny odbierany przez detektor będzie zmieniał się wraz ze zmianami ukrwienia i w zależności od zawartości tlenu we krwi płynącej przez badany obszar mózgu. Badanie opracowaną wysokorozdzielczą techniką optyczną polega na ułożeniu na powierzchni głowy dużej liczby źródeł światła i detektorów. Każde ze źródeł świeci światłem o innych parametrach, dzięki czemu możliwe jest rozróżnienie, z którego źródła pochodzi światło odbierane przez każdy z detektorów. W rezultacie, urządzenie jest w stanie 15 razy w ciągu sekundy zarejestrować sygnały optyczne dla tysięcy kombinacji źródeł i detektorów. Analiza dużej liczby sygnałów dla wielu kombinacji punktów pomiarowych rozmieszczonych na powierzchni głowy, pozwala na zbudowanie trójwymiarowej wizualizacji aktywności badanego obszaru mózgu. Opracowana technika optyczna pozwala uzyskać obrazy aktywności mózgu podobnie do szeroko stosowanej techniki funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Technika fMRI jest jednak kosztowna a badanie można wykonać jedynie w ekranowanym pomieszczeniu, w którym znajduje się stacjonarny aparat pomiarowy. Urządzenie do nieinwazyjnego optycznego obrazowania zmian utleowania mózgu jest mobilne i pozwala na przeprowadzanie pomiarów przy łóżku pacjenta na oddziałach intensywnej terapii, w trakcie zabiegów na sali operacyjnej lub podczas wykonywania czynności trudnych lub niemożliwych do wykonania w środowisku pracy aparatu fMRI. Ponadto, opracowana technika może zostać wykorzystana do obrazowania aktywności mózgu w równoczesnych badaniach z urządzeniami do przezczaszkowej magnetycznej stymulacji mózgu lub podczas elektrowstrząsów. W wyniku realizacji projektu opracowano urządzenie posiadające unikatowe na skalę światową rozwiązania pozwalające na jednoczesną rejestrację sygnałów optycznych w gęstej siatce źródeł i detektorów dla odległości źródło-detektor nieosiągalnych dla innych urządzań badawczych i komercyjnych. Opracowana technika pomiarowa pozwoliła po raz pierwszy uzyskać sygnały optyczne zmierzone na głowie dorosłego człowieka dla bardzo dużych odległości pomiędzy źródłem i detektorem (większej niż 10cm). Uzyskane wyniki pomiarów pozwoliły wyciągnąć nowe wnioski na temat wpływu płynu mózgowo-rdzeniowego na mierzone sygnały optyczne, które mogą zmienić dotychczasowy pogląd marginalizujący jego wpływ. Ponadto opracowana metodologia i urządzenie umożliwiają: otwarcie nowych kierunków eksperymentów neurofizjologicznych, które mogą dotyczyć osób znajdujących się w ruchu (chodzących, biegających, wykonujących różne czynnosci) i pozwolą na lepsze poznanie funkcji ludzkiego mózgu, otwarcie nowych kierunkow badań utlenowania mózgu pozwalających na ocenę postępów procesu rehabilitacji osób z pourazowymi bądź poudarowymi niedomogami funkcji kory mózgowej, przyłóżkową, ciagłą ocenę utlenowania kory mózgowej u pacjentów z uszkodzeniami mózgu, w trakcie leczenia udarów mózgu oraz podczas zabiegów operacyjnych, których przebieg pociaga za soba ryzyko niedokrwienia mózgu, ocenę ukrwienia kory mózgowej z wykorzystaniem oceny napływu do mózgu podawanego dożylnie optycznego środka kontrastującego.
