类似头带的设备使用散斑对比光谱来预测中风风险

来自南加州大学凯克医学院和加州理工学院（加州理工学院）的一组研究人员开发了一种潜在的新方法来测量一个人的中风风险，该方法具有成本效益且无创，类似于心脏压力测试。如果通过进一步的测试得到验证，该设备可以改变中风护理，使早期发现增加的风险成为世界各地医疗检查的标准部分。

中风是神经功能障碍的主要原因。其中接近90%是由于减少或堵塞造成的到一部分，导致脑细胞死亡。目前，还没有广泛可用的方法来筛查患者是否有可能发生中风的身体迹象。医疗保健提供者很大程度上依赖中风风险的间接标志，例如有关患者生活方式和家族史的详细信息。

“一个允许医生向患者提供有关心脏病风险的咨询并做出治疗决定。如果我们能够建立一个可扩展、负担得起且无创的脑压力测试等效物，这将为”，凯克医学院临床神经外科、泌尿外科和外科教授、南加州大学神经恢复中心主任、这项新研究的共同高级作者 Charles Liu 博士说。

南加州大学神经恢复中心承担了这项任务，作为其解决神经护理领域未满足的关键需求的更大使命的一部分。刘和他的同事制造了一种像头带一样佩戴的设备，它使用一系列激光器和摄像头，通过散斑对比光谱（SCOS）技术收集大脑图像。

在新设备的概念验证研究中，研究人员招募了 50 名参与者，在佩戴该设备时完成大脑的屏气“压力测试”。研究小组发现，SCOS 设备可以根据压力测试期间血流量和容量的变化区分中风风险高的人和低风险的人。

结果刚刚发表在期刊上生物医学光学快车。

需要更多的研究来完善测试的参数并确认其在更大人群中的效用，但它具有彻底改变测试的潜力，刘说。该设备可以帮助提供者评估各种医疗治疗的风险和益处，例如是否根据个人的中风风险开出血液稀释剂。它最终可能会提供比现有调查问卷更可靠的数据，而且价格实惠且便于携带，因此可以迅速普及。

“这非常简单，你可以想象它会被纳入你的年度体检中，同时测量你的体重和血压，”刘说。

大脑压力测试

为了对新技术进行初步测试，研究人员通常首先将其预测与已广泛接受的测试进行比较。在本研究中，刘和他的团队使用克利夫兰诊所中风风险计算器是医生常用的问卷，选择 25 名中风风险低的参与者和 25 名高风险的参与者。

然后，研究人员使用了该研究的共同高级作者、加州理工学院电气工程、生物工程和医学工程教授 Changhuei Yang 博士开发的特殊 SCOS 方法。该技术通过大脑传输激光，使用摄像头测量激光击中物体（在本例中为血细胞流经大脑时）时的散射情况。通过测量血流量和血量，研究人员可以计算出大脑血管中的血压。

刘和他的团队使用 SCOS 设备收集参与者休息时的大脑图像，然后在神经“压力测试”期间再次收集图像，参与者在可以忍受的范围内屏住呼吸。屏住呼吸会暂时使大脑处于压力之下，以暴露其脆弱性，类似于在心脏压力测试中在跑步机上跑步对心脏造成的负担。

与低风险组的参与者相比，高风险组的参与者在压力测试中表现出显着的血流量和容量差异，表明血压升高更剧烈。这些发现表明，新方法可用于评估中风风险。

精炼工具

与目前可用的方法相比，SCOS 设备可以提供一种更简单的方法来评估患者的中风风险。如今，医疗保健提供者使用昂贵的测试，例如磁共振成像 (MRI) 或计算机断层扫描 (CT) 来查看大脑血管。但新技术简单、价格实惠且便于携带，足以在初级保健办公室、急诊科和社区诊所以及欠发达国家推广。

接下来，研究团队将致力于完善该技术并为临床应用做好准备。他们将在更大的患者群体中进行临床试验，跟踪两年或更长时间的进展，以检查压力测试分数的变化与现实世界的健康结果之间的关系。

Liu 和他的同事，包括凯克医学院神经外科副教授 Jonathan J. Russin 医学博士和 Zilkha 神经遗传学研究所生理学、神经科学和神经学教授 Patrick Lyden 医学博士，也将开始使用机器学习，以改进测试分析和从其收集的数据中学习的方式。

更多信息：Yu Xi Huang 等人，使用便携式散斑对比光学光谱激光设备将中风风险与非侵入性脑血管灌注动力学相关联，生物医学光学快车（2024）。DOI：10.1364/BOE.534796