O cérebro humano representa 2% do peso corporal, mas a demanda por fluxo sanguíneo que vem do coração é grande: de 15% a 20%. Verificar se essa necessidade está sendo atendida ajuda no diagnóstico de problemas graves, como o acidente vascular cerebral e lesões traumáticas. A tecnologia disponível, além de cara, tem mobilidade restrita — não pode ser usada continuamente e à beira do leito de um hospital, por exemplo. Uma solução desenvolvida na Universidade da Califórnia, Davis (UC Davis), nos Estados Unidos, tem potencial para simplificar esse processo.
Composta por neurologistas e engenheiros biomédicos, a equipe criou um método não invasivo para medir o fluxo sanguíneo cerebral usando luz. A abordagem, chamada espectroscopia de onda difusora de interferometria funcional (fiDWS), tem como base o fato de a luz infravermelha “entrar” nos tecidos humanos. Dessa forma, basta iluminar a testa de um paciente com um laser infravermelho para chegar a valiosas informações médicas.
“Agora, de forma não invasiva, podemos avaliar o quão bem o cérebro regula o fluxo sanguíneo e até mesmo detectar a ativação cerebral usando princípios semelhantes aos da ressonância magnética funcional, mas a uma fração do custo”, enfatiza Vivek Srinivasan, professor-associado de engenharia biomédica da UC Davis e autor sênior do estudo, divulgado na revista Science Advances.
Existem tecnologias baseadas em luz, como a espectroscopia no infravermelho próximo, que poderiam ajudar na avaliação do fluxo sanguíneo cerebral. Mas, segundo os cientistas da universidade estadunidense, elas apresentam desvantagens na precisão. Já as técnicas atuais que têm os melhores resultados requerem alto investimento em aparelhos de ressonância magnética ou de tomografia computadorizada.
Chip simples
A equipe apostou no fato de a luz infravermelha se espalhar pelo corpo humano, incluindo células sanguíneas, para conseguir captar o sinal de flutuação da luz que sai do crânio e do couro cabeludo. Dessa forma, é possível obter informações sobre o fluxo sanguíneo dentro do órgão. O sinal emitido, porém, é extremamente fraco. Para superar o problema, Vivek Srinivasan e o pesquisador de pós-doutorado Wenjun Zhou recorreram à interferometria — a capacidade das ondas de luz de se sobreporem, reforçando ou cancelando umas às outras.
Por meio da interferometria, uma onda de luz forte pode impulsionar uma de luz fraca, aumentando sua energia detectada. Primeiro, os cientistas dividiram o feixe de laser em caminhos de amostra e de referência. O primeiro vai para a cabeça do paciente, e o feixe de referência é direcionado para que se reconecte ao de amostra antes de ir para um detector.
Por conta da interferometria, o feixe de referência mais forte aumenta o sinal do feixe de amostra fraco. Essa saída pode ser medida com um tipo de chip detector de luz simples, encontrado em câmeras digitais. O artefato substitui os detectores de contagem de fótons, que são mais caros. Por fim, um software calcula o índice de fluxo sanguíneo para diferentes locais no cérebro.
Portátil
A equipe descobriu que, com a nova tecnologia, além de medir o fluxo sanguíneo mais rapidamente, é possível fazer análises cerebrais mais profundas, ajudando, por exemplo, na detecção de tumores. O tamanho menor do equipamento ainda facilita o transporte dentro de hospitais e clínicas — há a possibilidade de levá-lo ao quarto de um paciente.
Em testes, a equipe conseguiu detectar mudanças no fluxo cerebral quando voluntários receberam um leve aumento no dióxido de carbono. Em outro experimento, os participantes tinham que resolver um problema matemático simples, e os pesquisadores conseguiram medir a ativação do córtex pré-frontal durante a execução da atividade.
Para os criadores da fiDWS, os resultados obtidos nesse tipo de teste abrem a possibilidade de a abordagem também ser usada para monitorar as condições do cérebro durante o tratamento de complicações, para prever danos secundários de hemorragias e traumas, e para enriquecer pesquisas neurocientíficas. Os experimentos contaram com o apoio de Lara Zimmerman, Ryan Martin e Bruce Lyeth, do Departamento de Cirurgia Neurológica da UC Davis.