211service.com
Met licht in de hersenen kijken
Een nieuwe niet-invasieve diagnostische technologie zou artsen het allerbelangrijkste teken van hersengezondheid kunnen geven: zuurstofverzadiging. Gemaakt door een Israëlisch bedrijf genaamd OrNim en gepland voor proeven met patiënten in Amerikaanse ziekenhuizen later dit jaar, zou de technologie, gerichte oximetrie genaamd, kunnen doen wat standaard pulsoximeters niet kunnen.
Gedachtenlezer: De OrNim gerichte oximetriesonde (hierboven) hecht zich aan de hoofdhuid om de zuurstofniveaus van specifieke delen van de hersenen te controleren.
Een standaard pulsoximeter wordt op een vinger of een oorlel geklikt om het zuurstofgehalte onder de huid te meten. Het werkt door een lichtstraal door bloedvaten te zenden om de absorptie van licht door geoxygeneerde en gedeoxygeneerde hemoglobine te meten. De informatie stelt artsen in staat onmiddellijk te weten of het zuurstofgehalte in het bloed van de patiënt stijgt of daalt.
Voorafgaand aan de ontwikkeling van pulsoximeters was de enige manier om de zuurstofsaturatie te meten, het nemen van een bloedmonster uit een slagader en dit in een laboratorium te analyseren. Door een onmiddellijke, niet-invasieve meting van oxygenatie te bieden, hebben pulsoximeters een revolutie teweeggebracht in anesthesie en andere medische procedures.
Hoewel pulsoximeters nauwkeurig en betrouwbaar zijn geworden, hebben ze een belangrijke beperking: ze kunnen de zuurstofverzadiging niet meten in specifieke gebieden diep in het lichaam. Omdat pulsoximeters alleen de algehele zuurstofniveaus van het bloed meten, kunnen ze de zuurstofsaturatie in een specifieke regio niet controleren. Dit is vooral problematisch bij hersenletsel, omdat de zuurstofvoorziening van de hersenen dan kan verschillen van die van de rest van het lichaam.
Informatie over oxygenatie in specifieke hersengebieden zou waardevol zijn voor neurologen die een patiënt met hersenletsel monitoren, omdat het zou kunnen worden gebruikt om te zoeken naar gelokaliseerde hematomen en om hemorragische beroertes onmiddellijk te melden. Wanneer een beroerte optreedt, is een deel van de hersenen verstoken van bloed en dus zuurstof, maar er is geen directe manier om het optreden van de aanval te detecteren.
CT- en MRI-scans geven een momentopname van weefselbeschadiging, maar kunnen niet worden gebruikt voor continue monitoring. Het kan ook erg moeilijk zijn om dergelijke scans uit te voeren bij bewusteloze patiënten die zijn aangesloten op levensondersteunende apparaten.
Wade Smith, een neuroloog aan de Universiteit van Californië, San Francisco, en een adviseur van OrNim, wijst erop dat, hoewel cardiologen apparaten hebben om harten in detail te volgen, neurologen geen gelijkwaardig instrument hebben. Bij patiënten met hersenletsel, zegt Smith, is de stand van de techniek blind vliegen.
Het nieuwe apparaat van OrNim maakt gebruik van een techniek genaamd ultrasone light tagging om een weefselgebied ter grootte van een suikerklontje tussen 1 en 2,5 centimeter onder de huid te isoleren en te bewaken. De sonde, die op de hoofdhuid rust, bevat drie laserlichtbronnen met verschillende golflengten, een lichtdetector en een ultrasone zender.
Het laserlicht diffundeert door de schedel en verlicht het onderliggende weefsel. De ultrasone zender zendt zeer gerichte pulsen het weefsel in. De pulsen veranderen de optische eigenschappen van het weefsel zodanig dat ze het laserlicht dat door het weefsel gaat moduleren. In feite markeren de ultrasone pulsen een specifiek deel van het weefsel dat door de detector moet worden waargenomen. Omdat de snelheid van de ultrasone pulsen bekend is, kan een bepaalde diepte worden gekozen voor monitoring.
Het gemoduleerde laserlicht wordt opgevangen door de detector en gebruikt om de kleur van het weefsel te berekenen. Omdat kleur direct gerelateerd is aan de zuurstofverzadiging in het bloed (arterieel bloed is bijvoorbeeld helderrood, terwijl veneus bloed donkerrood is), kan het worden gebruikt om de zuurstofverzadiging van het weefsel af te leiden. De meting is absoluut in plaats van relatief, omdat kleur een indicator is van de spectrale absorptie van hemoglobine en niet wordt beïnvloed door de hoofdhuid.
Diepere gebieden kunnen worden verlicht met sterkere laserstralen, maar de lichtintensiteit moet op een niveau worden gehouden dat de huid niet verwondt. Gezien de huidige praktische diepte van de technologie van 2,5 centimeter, is deze het meest geschikt voor het bewaken van de bovenste lagen van de hersenen. Smith suggereert dat de technologie kan worden gebruikt om specifieke clusters van bloedvaten te controleren.
Hoewel de technologie is ontworpen om een specifiek gebied te bewaken, kan het ook worden gebruikt om een hele hersenhelft te bewaken. Het meten van elk gebied in de hersenen zou betere informatie kunnen opleveren over de zuurstofsaturatie van de hele hersenen dan een pulsoximeter elders op het lichaam. Hilton Kaplan, een onderzoeker aan de Medical Device Development Facility van de University of Southern California, zegt: Als deze technologie ons in staat stelt om diep van binnen te meten, dan is dat een grote verbetering ten opzichte van de beperkingen van tientallen jaren van cutane versies.
Michal Balberg, de CEO en medeoprichter van OrNim, denkt dat het uiteindelijk haalbaar kan zijn om arrays van sondes op het hoofd te plaatsen om een topografische kaart van hersenoxygenatie te krijgen. Na verloop van tijd kan hersenoxygenatie worden beschouwd als een kritische parameter die routinematig moet worden gecontroleerd. Balberg zegt: Onze ontwikkeling is gericht op het tot stand brengen van een nieuw vitaal teken in de hersenen dat zal worden gebruikt om elke patiënt [die] bewusteloos is of onder narcose is, te controleren. Wij zijn van mening dat dit het patiëntenbeheer in het komende decennium zal beïnvloeden op een manier die vergelijkbaar is met pulsoximeters.
Michael Chorost dekt medische hulpmiddelen voor: Technologie beoordeling . Zijn boek over cochleaire implantaten, Herbouwd: hoe het worden van een computer me meer mens maakte , verscheen in 2005.