Mesures més ràpides i eficients amb un nou sistema d'espectroscòpia de correlació difosa resolta en el temps

L’espectroscòpia de correlació difosa resolta en el temps és una tècnica d'imatge no invasiva que s'usa per a mesurar el flux sanguini i proporcionar informació valuosa sobre la perfusió microvascular dels teixits. Aquesta tècnica utilitza un làser polsat per a emetre polsos curts de llum, que travessen els teixits biològics i es dispersen creant un patró de puntets de llum, que s'ha detectat en un detector on es troba la funció d'autocorrelació d'intensitat.

Encara que aquest mètode ofereix una resolució de profunditat i permet saber les propietats òptiques del mitjà, té dues limitacions importants. En primer lloc, es necessita un làser polsat amb una alta coherència temporal. I, a més, es considera que és una tècnica “privada de fotons”, ja que detecta un nombre relativament petit de fotons a causa de les baixes propietats de dispersió i absorció.

Ara, un equip d'investigadors publica a la revista Scientific Reports un nou sistema que aborda aquestes limitacions. L’estudi és una col·laboració dels investigadors de l’ICFO Veronika Parfentyeva i Marco Pagliazzi, liderats pel prof. ICREA a l’ICFO Turgut Durduran; Lorenzo Colombo, Pranav Lanka, Alberto Dalla Mora, Rebecca Re, Davide Contini, Alessandro Torricelli i Antonio Pifferi, investigadors del Politecnico di Milano; els investigadors Annalisa Brodu i Niels Noordzij de Single Quantum BV i Mirco Kolarczik, investigador a Swabian Instruments GmbH.

Mesures més ràpides i precises

El sistema que descriu a l'estudi utilitza un detector de fotons simples de nano cables superconductors, que ofereix un rendiment millorat en comparació amb els detectors convencionals. Teniu una major eficiència en la detecció de fotografies; menor soroll de recompte obscur, el que fa que les mesures siguin més fiables; un temps de decaïment posterior al pols ràpid, el que significa que es recupera ràpidament i permet mesures més ràpides; i una sincronització més precisa de les fotos detectades.

Per provar i caracteritzar el sistema dels investigadors van fer servir uns materials anomenats "phantoms" que imitaran els teixits biològics, i després realitzaran diversos experiments en viu amb voluntaris adults. Col·locant la sonda de mesura a la part davantera dels participants, els investigadors primer van dur a terme un "Protocol d'estat de repòs", en el que se'ls demanava als subjectes que es tombessin cap amunt que continuessin respirant al seu ritme i profunditat normals, tancant els ulls durant set minuts. Després van provar un segon protocol en què se'ls va demanar que bufessin, tres vegades, en una palleta buida que estava tancada per l'altre extrem.

Després dels experiments, els investigadors van veure que el sistema proporcionava mesures més ràpides i precises de la dinàmica del flux sanguini en viu. Oferia una millor detecció de fotos, menys soroll de fons, es recuperava ràpidament i tenia una sincronització més precisa, permetent mesurar més ràpidament i oferir resultats més clars i rigorosos. Aquestes millores en la sensibilitat i la velocitat ofereixen un potencial prometedor per a diverses aplicacions mèdiques, inclòs el monitoratge de l'hemodinàmica cerebral.

A més, els resultats publicats a l'estudi han donat lloc a l'inici de FastMOT, un projecte finançat per la Comissió Europea en el que sis socis uniran les seves forces per desenvolupar un sensor de llum d'ultra alt rendiment en diferents tècniques d'imatge, amb l'objectiu de millorar radicalment el rendiment de les tècniques de monitoratge amb òptica difusa.