原標(biāo)題：新設(shè)備使用無害的光粒子實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)新生兒的大腦

美國看病服務(wù)機(jī)構(gòu)和生元國際了解到，據(jù)估計(jì)，全球每年有50萬嬰兒出現(xiàn)不必要的腦損傷，如果及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些損傷是可以治療的，但監(jiān)測(cè)這些嬰兒脆弱的大腦極其困難。然而，在關(guān)鍵的早期階段發(fā)現(xiàn)這些潛在的原因，一種新的光子學(xué)設(shè)備正在開發(fā)中，旨在通過使用無害的光粒子改善對(duì)新生兒的即時(shí)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，減少不必要的殘疾。

目前還沒有任何醫(yī)療工具可以在新生兒脆弱的大腦中創(chuàng)建一個(gè)無害的、實(shí)時(shí)的、持續(xù)移動(dòng)的圖像。

核磁共振掃描可以提供成年人體內(nèi)的準(zhǔn)確圖像，但對(duì)于新生兒來說卻非常不合適，因?yàn)樾律鷥盒枰卺尫庞泻椛涞耐瑫r(shí)靜坐。

神經(jīng)發(fā)育障礙，如認(rèn)知或運(yùn)動(dòng)技能障礙，每年影響全球50萬嬰兒——由血管缺陷造成——可以治療，但很難及時(shí)監(jiān)測(cè)和發(fā)現(xiàn)。

然而，與巴塞羅那光子科學(xué)研究所(ICFO)合作的“小大腦”健康聯(lián)盟正在開發(fā)一種新的可穿戴設(shè)備，幫助醫(yī)生更快地了解嬰兒的大腦內(nèi)部。

科學(xué)家們將近紅外激光和led燈放入一個(gè)與腦電圖電極結(jié)合的小可穿戴的帽子中，向嬰兒的大腦發(fā)送無害的信號(hào)——工作方式幾乎像超聲波掃描，但使用光子學(xué)(或光)提供更多的信息，這是一幅更詳細(xì)的圖片和潛在大腦活動(dòng)的圖像，而不是解剖結(jié)構(gòu)。

通過密切關(guān)注進(jìn)出大腦的臨界氧水平的任何輕微下降，這些信號(hào)可以測(cè)量出如此多不必要的神經(jīng)發(fā)育障礙的原因。

心臟缺陷和神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥

TinyBrains項(xiàng)目協(xié)調(diào)員Turgut Durduran教授說:“全世界有50萬人因先天性心臟缺陷(CHD)和其他心臟結(jié)構(gòu)缺陷而遭受不必要的殘疾，如果患者在出生后不盡快恢復(fù)健康，將極大地影響患者的生活。”

“目前，無論是技術(shù)上還是道德上，都很難監(jiān)控這些高危人群，因?yàn)槿狈m當(dāng)?shù)墓ぞ撸惨驗(yàn)楸仨毧紤]同意和風(fēng)險(xiǎn)。”

全世界每年有340萬嬰兒出生時(shí)患有先天性殘疾，其中，先天性心臟缺陷(CHD)是最常見的。其中約40%的嬰兒在出生后的第一年需要接受心臟手術(shù)干預(yù)，隨后需要在重癥監(jiān)護(hù)室住院。

這些嬰兒大多數(shù)能存活到成年，但由于干預(yù)期間發(fā)生的腦血流和灌注改變，他們面臨著神經(jīng)發(fā)育缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。這些改變往往導(dǎo)致學(xué)習(xí)障礙，導(dǎo)致這些患者及其家屬的生活質(zhì)量低下，對(duì)公共衛(wèi)生構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。

掃描與光

這種帽子的傳感器連接到一個(gè)便攜式裝置，可以測(cè)量大腦中氧的代謝率，即血液中的氧飽和度以及氧和脫氧血紅蛋白的濃度，并實(shí)時(shí)生成3D彩色圖像。

我們正在使用高密度近紅外光譜(fNIRS)和彌漫相關(guān)光譜(DCS)來測(cè)量血液中的氧飽和度水平。通過將兩者與腦電圖(EEG)等成像設(shè)備集成，生成的3D圖像具有更高的分辨率，增加了大腦的特異性和滲透性，這是此類測(cè)量的首次空間分辨率。”Turgut Durduran, TinyBrains教授和項(xiàng)目協(xié)調(diào)員

通過識(shí)別大腦功能改變?cè)谑中g(shù)和呆在重癥監(jiān)護(hù)病房將允許醫(yī)生來分析為什么大腦疾病經(jīng)常發(fā)生在產(chǎn)后和精確的類型臨床干預(yù)措施可以改善這些嬰兒的神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)果,最終,他們的生活質(zhì)量,如嬰兒,年輕人和成年人。

該聯(lián)盟自稱TinyBrains，他們的靈感來自于類似的范圍和技術(shù):一個(gè)被稱為“照片癡呆”的國家項(xiàng)目，一個(gè)與費(fèi)城兒童醫(yī)院合作20年的項(xiàng)目，以及來自歐洲委員會(huì)的項(xiàng)目——BabyLux(監(jiān)測(cè)新生兒腦氧代謝和血流量)和LUCA，一種類似的基于光的技術(shù)來監(jiān)測(cè)甲狀腺結(jié)節(jié)篩查，以改善甲狀腺癌篩查。

盡管每種技術(shù)都不一樣，但基本原理是相同的:利用光子，或者無害的光，對(duì)人體深處進(jìn)行即時(shí)、非侵入性掃描。