Une nouvelle technologie non invasive pourrait améliorer le diagnostic précoce de maladies neurologiques comme la maladie d’Alzheimer, les migraines et les traumatismes crâniens. Des chercheurs ont développé un système basé sur la spectroscopie optique pour mesurer avec précision le flux sanguin cérébral, en surmontant les obstacles posés par le cuir chevelu et le crâne.
- Un système de spectroscopie optique permet de mesurer le flux sanguin cérébral de manière non invasive.
- La méthode distingue le flux sanguin du cuir chevelu du flux sanguin cérébral grâce à une imagerie optique avancée.
- Les chercheurs ont validé le système en bloquant temporairement le flux sanguin vers le cuir chevelu.
Mesurer le flux sanguin cérébral est essentiel pour comprendre un large éventail de troubles neurologiques, des accidents vasculaires cérébraux aux migraines, en passant par les traumatismes crâniens. Cependant, obtenir des mesures précises sans recourir à des procédures invasives représente un défi majeur. Le cuir chevelu et le crâne non seulement obscurcissent la visualisation directe du cerveau, mais possèdent également leur propre réseau vasculaire, rendant difficile l’isolement des signaux provenant du cerveau lui-même.
Une équipe de chercheurs issus d’institutions prestigieuses telles que le California Institute of Technology, l’Université de Californie du Sud, le Rancho Research Institute, l’Université de Toledo et le National Neuroscience Institute de Singapour a récemment publié une avancée significative dans ce domaine. Leurs travaux, présentés dans la revue APL Bio-ingénierie (publiée par AIP Publishing), décrivent un système innovant utilisant la spectroscopie optique pour mesurer le flux sanguin cérébral de manière non invasive.
Grâce à une technique d’imagerie optique avancée, l’appareil est capable de cibler différentes profondeurs pour différencier le flux sanguin du cuir chevelu de celui du cerveau. Pour valider leur approche, les chercheurs ont temporairement bloqué le flux sanguin vers le cuir chevelu en comprimant l’artère temporale superficielle, ce qui a permis d’isoler et d’analyser la dynamique sanguine cérébrale.
« Nous avons établi un cadre expérimental sûr, simple et reproductible que d’autres chercheurs peuvent utiliser pour valider leurs propres systèmes optiques non invasifs. »
Max Huang, auteur de l’étude
Il s’agit de la première fois qu’une technique appelée spectroscopie de contraste de taches optiques – qui analyse la diffusion de la lumière lorsqu’elle interagit avec les éléments sanguins – est utilisée pour éliminer les interférences causées par le flux sanguin superficiel du cuir chevelu. « Nous avons établi un cadre expérimental sûr, simple et reproductible que d’autres chercheurs peuvent utiliser pour valider leurs propres systèmes optiques non invasifs », a déclaré Max Huang. « Plutôt que de se fier uniquement à des simulations, les équipes peuvent désormais utiliser l’occlusion superficielle de l’artère temporale pour obtenir des données réelles sur la sensibilité du cuir chevelu et du cerveau de leurs appareils. »
L’appareil prend la forme d’un diadème placé sur le front, intégrant une source de lumière et sept détecteurs. Ces détecteurs sont positionnés à des distances variables de l’artère : les plus proches captent les signaux optiques superficiels (provenant du cuir chevelu), tandis que les plus éloignés enregistrent des signaux plus profonds et plus globaux. En identifiant et en soustrayant les signaux provenant de la surface de la peau, l’appareil peut déterminer avec précision la part des signaux profonds qui correspond au flux sanguin cérébral.
« Certaines personnes ont des couches de cuir chevelu ou de crâne plus épaisses, tandis que d’autres en ont des plus fines. Cette variabilité rend difficile la conception d’un seul appareil pouvant être facilement utilisé dans une large cohorte de participants et signifie que les résultats peuvent varier d’un individu à l’autre. »
Les chercheurs ont constaté que le blocage temporaire de l’artère temporale superficielle – un vaisseau sanguin irriguant l’avant du cuir chevelu – réduisait considérablement les signaux provenant des canaux superficiels, sans affecter ceux des canaux plus profonds. Ils ont réalisé cette occlusion en appliquant une légère pression sur l’artère des patients pendant quelques secondes et en mesurant les signaux.
« Certaines personnes ont des couches de cuir chevelu ou de crâne plus épaisses, tandis que d’autres en ont des plus fines », a expliqué Simon Mahler. « Cette variabilité rend difficile la conception d’un seul appareil pouvant être facilement utilisé dans une large cohorte de participants et signifie que les résultats peuvent varier d’un individu à l’autre. »
L’étape suivante pour l’équipe consiste à affiner l’appareil, notamment en effectuant une validation plus approfondie et en intégrant un capteur permettant un contact direct avec la peau, afin d’améliorer sa précision et son applicabilité.
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