Questo protocollo utilizza sonde ottiche variabili per valutare il flusso sanguigno cerebrale durante lo stato di riposo. Un importante vantaggio di questa tecnica è la sua portabilità. Rendendolo adatto per il monitoraggio al capezzale.
La sonda indossabile consente di ottenere misurazioni della connettività funzionale allo stato di riposo in ambienti naturali dei soggetti sia per applicazioni diagnostiche che terapeutiche. Questo protocollo utilizza sonde ottiche indossabili per valutare il flusso sanguigno cerebrale durante le misurazioni della connettività funzionale dello stato di riposo. A dimostrare la procedura con Chien Poon sarà Ben Rinehart, uno studente laureato del mio laboratorio.
Almeno 10 minuti prima di iniziare l'analisi, alimentare fd-fNIRS e DCS con una modulazione della luce e tensione del rivelatore. Utilizzare un metro a nastro per misurare la distanza tra la nasione e l'inione sulla testa del soggetto. Utilizzando la nasione come punto di partenza, utilizzare un indicatore di input penna per designare la posizione che è il 10% della distanza dall'inione.
Posizionare un tappo EEG 10/20 sulla testa del soggetto in modo che il punto contrassegnato sia compreso tra Fp1 e Fp2. Segnare il punto tra Fp1 e F7 sulla corteccia sinistra e il punto tra Fp2 e F8 sulla corteccia destra per fare i confini tra la corteccia prefrontale superiore e la corteccia prefrontale dorsolaterale e tra la corteccia prefrontale dorsolaterale e la corteccia prefrontale anteriore inferiore, rispettivamente per l'emisfero sinistro e destro. Utilizzando una sonda stampata in 3D, collegare le fibre multi-mode alla sorgente di luce laser da 785 nanometri.
Quindi posizionare un'altra fibra mono-modalità di un centimetro sotto le fibre multi-modalità nella posizione Ds su entrambi i lati della corteccia e collegare ciascuna delle fibre mono-modalità alle singole macchine per il conteggio dei fotoni singoli. Posizionare le fibre monofase a 2,75 centimetri di distanza dalle fibre multi-modalità e posizionare una fibra sui cortici prefrontali dorsali sinistro e destro e una fibra sulla corteccia prefrontale inferiore. E posizionare le fibre multi-mode sui punti appena contrassegnati.
Per preparare il sistema FD-fNIRS per la calibrazione, spegnere eventuali luci e aprire il software di acquisizione dati dell'interfaccia utente grafica. Fare clic sul pulsante di polarizzazione automatica per regolare il guadagno del rilevatore per ottenere un segnale ottimale con il sensore collegato e fissato a un fantasma di calibrazione. Se l'avviso di sovratensione lampeggia, abbassare il guadagno.
Dopo aver ottenuto il segnale massimo, scollegare una delle fibre di sorgente in modo che la perdita di luce di fondo possa essere misurata dal rilevatore. E verificare che la corrente continua sia inferiore a 20 conteggi per periodo di misurazione per la fibra sorgente corrispondente. Quindi, verificare la corretta lettura del livello del segnale su ogni sorgente e rilevatore e fare clic su calibra.
Il sistema prenderà misure e applicherà fattori di calibrazione per misurare correttamente le proprietà ottiche del fantasma noto. Quindi registrare i dati di calibrazione, che forniranno una registrazione delle prestazioni del sistema su un phantom standard. Per configurare il DCS, riscaldare le sorgenti di luce laser del sistema e le macchine per il conteggio dei fotoni singoli per almeno 10 minuti.
Nel software di acquisizione del sistema di interfaccia utente grafica, verificare il contatto di ogni fibra controllando l'interfaccia utente grafica in modo da ottenere almeno 5.000 conteggi al secondo e inferiori a 1.000.000 conteggi al secondo. Per verificare i livelli di conteggio dei fotoni sufficienti ottenuti da ciascun rivelatore, controllare il livello di conteggio dei fotoni e le curve di autocorrelazione quasi in tempo reale. Per verificare un contatto sufficiente con le fibre senza perdite di luce ambientale, controllare l'intercetta y della curva di autocorrelazione.
Il valore ottimale è di circa 1,5 senza l'uso di polarizzatori. Per verificare che la sonda e le misurazioni non siano soggette a artefatti di movimento stringono la banda elastica in modo che sia abbastanza stretta da resistere al movimento ma abbastanza sciolta da evitare qualsiasi disagio al soggetto. Quindi controllare le curve di autocorrelazione in modo che la curva di autocorrelazione decadi in una per tempi di correlazione più lunghi.
Quindi conferma che il soggetto è seduto in una posizione comoda con gli occhi chiusi. Posizionare la sonda ottica del sistema FD-fNIRS sulla fronte adiacente alla sonda DCS e fare clic su Acquisisci nel software di acquisizione FD-fNIRS. Questi dati forniranno proprietà ottiche statiche, parametri di assorbimento e parametri di dispersione che verranno utilizzati per la quantificazione del parametro ottico dinamico.
Quando tutta l'apparecchiatura è pronta, istruire il soggetto a ridurre al minimo eventuali movimenti durante la misurazione e spegnere le luci. Dopo aver completato le misurazioni FD-fNIRS, fare clic su Esegui nell'interfaccia di acquisizione dati DCS e raccogliere dati per un totale di otto minuti con un tempo massimo di integrazione di due secondi. In questa analisi rappresentativa, la connettività funzionale dello stato di riposo nelle cortici prefrontali è stata misurata in nove soggetti.
una correlazione più elevata è stata osservata nella regione intraregionale dei cortici sinistro e destro rispetto alla regione interregionale della cortici sinistra e destra. Inoltre, l'analisi t-test confrontando le connettività funzionali dello stato di riposo interregionale e interregionale di entrambe le cortici ha rivelato una differenza significativa tra questi valori. È importante verificare che i parametri DCS si trovano all'interno degli intervalli accettabili in quanto la mancata esecuzione di questi passaggi può comportare l'acquisizione di dati inutilizzabili.
La spettroscopia di correlazione diffusa può fornire una misurazione non invasiva del flusso sanguigno. Rendendolo uno strumento utile per studiare la connettività funzionale del cervello a riposo o attivo sulle varie stimolazioni. Le misurazioni non invasive del flusso sanguigno sono utili per la valutazione di trattamenti e terapie per malattie neurologiche.
Quando si esegue questa procedura, assicurarsi di seguire sempre le linee guida di sicurezza laser appropriate.
