類似頭帶的設備使用散斑對比光譜來預測中風風險

來自南加州大學凱克醫學院和加州理工學院（加州理工學院）的一組研究人員開發了一種潛在的新方法來測量一個人的中風風險，該方法具有成本效益且非侵入性，類似於心臟壓力測試。如果透過進一步的測試得到驗證，該設備可以改變中風護理，使早期發現增加的風險成為世界各地醫療檢查的標準部分。

中風是神經功能障礙的主要原因。其中接近90%是由於減少或阻塞造成的到一部分，導致腦細胞死亡。目前，還沒有廣泛可用的方法來篩檢患者是否有可能發生中風的身體跡象。醫療保健提供者很大程度上依賴中風風險的間接標誌，例如有關患者生活方式和家族史的詳細資訊。

「一個允許醫生向患者提供有關心臟病風險的諮詢並做出治療決定。如果我們能夠建立一個可擴展、負擔得起且非侵入性的腦壓力測試等效物，這將為”，凱克醫學院臨床神經外科、泌尿外科和外科教授、南加州大學神經恢復中心主任、這項新研究的共同高級作者 Charles Liu 博士說。

南加州大學神經恢復中心承擔了這項任務，作為其解決神經護理領域未滿足的關鍵需求的更大使命的一部分。劉和他的同事製造了一種像頭帶一樣佩戴的設備，它使用一系列雷射和攝像頭，透過散斑對比光譜（SCOS）技術收集大腦影像。

在新設備的概念驗證研究中，研究人員招募了 50 名參與者，在佩戴該設備時完成大腦的屏氣「壓力測試」。研究小組發現，SCOS 設備可以根據壓力測試期間血流量和容量的變化區分中風風險高的人和低風險的人。

結果剛發表在期刊上生物醫學光學快車。

需要更多的研究來完善測試的參數並確認其在更大人群中的效用，但它具有徹底改變測試的潛力，劉說。該設備可以幫助提供者評估各種醫療治療的風險和益處，例如是否根據個人的中風風險開出血液稀釋劑。它最終可能會提供比現有問卷更可靠的數據，而且價格實惠且便於攜帶，因此可以迅速普及。

「這非常簡單，你可以想像它會被納入你的年度體檢中，同時測量你的體重和血壓，」劉說。

大腦壓力測試

為了對新技術進行初步測試，研究人員通常會先將其預測與已廣泛接受的測試進行比較。在本研究中，劉和他的團隊使用克利夫蘭診所中風風險計算器是醫生常用的問卷，選擇 25 名中風風險低的參與者和 25 名高風險的參與者。

然後，研究人員使用了該研究的共同高級作者、加州理工學院電機工程、生物工程和醫學工程教授 Changhuei Yang 博士開發的特殊 SCOS 方法。該技術透過大腦傳輸激光，使用攝影機測量激光擊中物體（在本例中為血細胞流經大腦時）時的散射情況。透過測量血流量和血量，研究人員可以計算出大腦血管中的血壓。

劉和他的團隊使用 SCOS 設備收集參與者休息時的大腦圖像，然後在神經「壓力測試」期間再次收集圖像，參與者在可以忍受的範圍內屏住呼吸。屏住呼吸會暫時使大腦處於壓力之下，以暴露其脆弱性，類似於在心臟壓力測試中在跑步機上跑步對心臟造成的負擔。

與低風險組的參與者相比，高風險組的參與者在壓力測試中表現出顯著的血流量和容量差異，顯示血壓升高更劇烈。這些發現表明，新方法可用於評估中風風險。

精煉工具

與目前可用的方法相比，SCOS 設備可以提供一種更簡單的方法來評估患者的中風風險。如今，醫療保健提供者使用昂貴的測試，例如磁振造影 (MRI) 或電腦斷層掃描 (CT) 來查看大腦血管。但新科技簡單、價格實惠且便於攜帶，足以在初級保健辦公室、急診和社區診所以及欠發達國家推廣。

接下來，研究團隊將致力於完善該技術並為臨床應用做好準備。他們將在更大的患者群體中進行臨床試驗，追蹤兩年或更長的進展，以檢查壓力測試分數的變化與現實世界的健康結果之間的關係。

Liu 和他的同事，包括凱克醫學院神經外科副教授 Jonathan J. Russin 醫學博士和 Zilkha 神經遺傳學研究所生理學、神經科學和神經學教授 Patrick Lyden 醫學博士，也將開始使用機器學習，以改進測試分析和從其收集的數據中學習的方式。

更多資訊：Yu Xi Huang 等人，使用便攜式散斑對比光學光譜雷射設備將中風風險與非侵入性腦血管灌注動力學相關聯，生物醫學光學快車（2024）。DOI：10.1364/BOE.534796