Wykorzystanie topografii optycznej w nieinwazyjnych badaniach ukrwienia mózgu i jej wstępna weryfikacja techniką SPECT

• Autorzy: Kacprzak M. , Liebert A. , Mączewska J. , Fronczewska K. , Sawosz P. , Toczyłowska B. , Królicki L. , Maniewski R.

Warianty tytułu

EN

Application of optical topography in non-invasive study of brain blood perfusion and its preliminary verification by SPECT technique

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obserwacja zjawiska napływu i klirensu dożylnych środków kontrastujących jest techniką często stosowaną w diagnostyce medycznej. Zastosowanie w tym celu barwników, których widmo absorpcyjne leży w zakresie bliskiej podczerwieni, może być wykorzystane do badań hemodynamiki mózgu metodą optyczną. Opublikowane w ostatnich latach wyniki badań potwierdzają, że cyrkulacja barwnika ICG (zieleń indocjaninowa) w tkance mózgowej może być wykryta bezinwazyjnie metodą optyczną. W niniejszej pracy zostały przedstawione wstępne wyniki badań uzyskane z wykorzystaniem wielokanałowego sytemu do czasowo rozdzielczych pomiarów optycznych, skonstruowanego w IBIB PAN. Badania z zastosowaniem środka kontrastującego ICG przeprowadzono u osób zdrowych i w grupie pacjentów ze stwierdzonymi średnimi dolegliwościami neurologicznymi. Badania porównawcze zostały wykonane metodą radioizotopową SPECT używaną rutynowo w badaniach ukrwienia mózgu.

EN

Monitoring of inflow and washout of an exogenous contrast agent circulating in the human body is frequently utilized for medical diagnosis. Injection of a absorbing dye in near infrared wavelength region can be applied for estimation of cerebral blood flow or perfusion using optical method. It was reported that ICG (indocyanine green) circulating in the brain can be detected non-invasively on the surface of the human adult head. In the present paper we show results of analysis of time-resolved optical signals measured with the use of the self-constructed brain imager based on previously reported brain oxygenation topography system. The study were curried out on healthy volunteers and patients with mild cerebrovascular disorders after injections of the ICG contrast agent. Obtained results from optical measurements were compared with routinely used SPECT technique.

Słowa kluczowe

PL

optyka biomedyczna; tomografia optyczna; ukrwienie; SPECT

EN

biomedical optics; optical tomography; perfusion; SPECT

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 16, nr 2
• Strony: 173--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz.

Twórcy

autor

Kacprzak M.

autor

Liebert A.

autor

Mączewska J.

autor

Fronczewska K.

autor

Sawosz P.

autor

Toczyłowska B.

autor

Królicki L.

autor

Maniewski R.

• Instytut Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. Macieja Nałęcza PAN, ul. Trojdena 4, 02-109 Warszawa, tel. [phone] wew. 117,

Bibliografia

• 1. G. Schlaug i in.: The ischemic penumbra: operationally defined by diffusion and perfusion MRI, Neurology, vol. 53(7), 1999, s. 1528-1537.
• 2. M. Konig: Brain perfusio CT in acute stroke: current status., Eur J Radiol, vol. 45, 2003, s. 11-22.
• 3. W. Staszkiewicz i in.: Zapobieganie powikłaniom neurologicznym w czasie operacji tętnic szyjnych, Terapia, vol. 9, 1998, s. 26-28.
• 4. I. Goethals i in.: Brain perfusion SPECT in impulsivity-related personality disorders, Behav Brain Res, vol. 157(1), 2005, s. 187-192.
• 5. F.F. Jobsis: Noninvasive, infrared monitoring of cerebral and myocardial oxygen sufficiency and circulatory parameters, Science, vol. 198(4323), 1977, s. 1264-1267.
• 6. G. Litscher, G. Schwarz: Transcranial cerebral oximetry - is it clinically useless at this moment to interpret absolute values obtained by the INVOS 3100 cerebral oximeter?, Biomed Tech (Berl), vol. 42(4), 1997, s. 74-77.
• 7. A. Liebert, M. Kacprzak, R. Maniewski: Time-resolved reflectometry and spectroscopy for assessment of brain perfusion and oxygenation, Biocybernetics and Biomedical Enginierrig, vol. 27(1/2), 2007, s. 217-225.
• 8. R. Maniewski i in.: Selected applications of near infrared optical methods in medical diagnosis,. Opto-Electronics Review, vol. 12(3), 2004, s. 255-262.
• 9. J. Dobrogowska-Kunicka i in.: Monitoring of cerebral oxygenation during circulatory arrest in patients undergoing cardiac surgery with the use of near infrared spectroscopy, European Journal of Neurology, vol. 5(26), 1998.
• 10. E. Szufladowicz i in.: Near-infrared spectroscopy in evaluation of cerebral oxygenation during vasovagal syncope, Physiol Meas, vol. 25(4), 2004, s. 823-836.
• 11. J. Steinbrink i in.: Determining changes in NIR absorption using a layered model of the human head, Physics In Medicine and Biology, vol. 46(3), 2001, s. 879-896.
• 12. M. Kacprzak i in.: Time-Resolved Optical Imager for Assessment of Cerebral Oxygenation, J Biomed Opt, vol. 12, 2007, s. 034019(1-14).
• 13. M. Stern: In vivo evaluation of microcirculation by coherent light scattering, Nature, vol. 254, 1975, s. 56-58.
• 14. M. Stern i in.: Continuous measurement of tissue blood flow by laser Doppler spectroscopy, Am. J. Physiol., vol. 232, 1977, s. F441-H448.
• 15. D.A.Goff i in.: Noninvasive cerebral perfusion imaging in high-risk neonates, Semin Perinatol, vol. 34(1), 2010, s. 46-56.
• 16. M.N. Kim i in.: Noninvasive measurement of cerebral blood flow and blood oxygenation using near-infrared and diffuse correlation spectroscopies in critically brain-injured adults, Neurocrit Care, vol. 12(2), 2010, s. 173-180.
• 17. E.M. Buckley i in.: Cerebral hemodynamics in preterm infants during positional intervention measured with diffuse correlation spectroscopy and transcranial Doppler ultrasound, Opt Express, vol. 17(15), 2009, s. 12571-12581.
• 18. T. Durduran in.: Transcranial optical monitoring of cerebrovascular hemodynamics in acute stroke patients, Opt Express, vol. 17(5), 2009, s. 3884-3902.
• 19. M.L. Landsman i in.: Light-abs rbing properties, stability, and spectral stabilization of indocyanine green, J Appl Physiol, vol 40(4), 1976, s. 575-583.
• 20. A. Liebert i in.: Bed-side assessment of cerebral perfusion in stroke patients based on optical monitoring of a dye bolus by time-resolved diffuse reflectance, Neuroimage, vol. 24(2), 2005, s. 426-435.
• 21. A. Liebert i in.: Time-resolved multidistance near-infrared spectroscopy of the adult head: intracerebral and extracerebral absorption changes from moments of distribution of times of flight of photons, Appl Opt, vol. 43(15), 2004, s. 3037-3047.
• 22. M. Hope-Ross i in.: Adverse reactions due to indocyanine green, Ophthalmology, vol. 101(3), 1994, s. 529-533.
• 23. A. Becker i in.: Receptor-targeted optical imaging of tumors with near-infrared fluorescent ligands, Nat Biotechnol, vol. 19(4), 2001, s. 327-331.
• 24. V. Ntziachristos i in.: Fluorescence molecular tomography resolves protease activity in vivo, Nat Med, vol. 8(7), 2002, s. 757-760.
• 25. A. Liebert i in.: Non-invasive detection of fluorescence from exogenous chromophores in the adult human brain, Neuroimage, vol. 31(2), 2006, s. 600-608.
• 26. M. Kacprzak i in.: Time-resolved imaging of fluorescent inclusions in optically turbid medium - phantom study, Opto-Electronics Review, vol. 18(1), 2010, s. 37-47.
• 27. D. Milej i in.: Advantages of fluorescence over diffuse reflectance measurements tested in phantom experiments with dynamic inflow of ICG, Opto-Electronics Review, vol. 18(2), 2010.
• 28. A. Liebert i in.: Time-resolved multidistance near-infrared spectroscopy of the adult head: intracerebral and extracerebral absorption changes from moments of distribution of times of flight of photons, Applied Optics, vol. 43(15), 2004, s. 3037-3047.
• 29. M. Kohl-Bareis i in.: Noninvasive monitoring of cerebral blood flow by a dye bolus method: separation of brain from skin and skull signals, J Biomed Opt, vol. 7(3), 2002, s. 464-470.
• 30. W.M. Kuebler i in.: Noninvasive measurement of regional cerebral blood flow by near-infrared spectroscopy and indocyanine green, Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism, vol. 18, 1998, s. 445-456.