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Une technologie basée sur la lumière permet la surveillance non invasive de la santé du cerveau

Le cerveau est l’un des organes les plus complexes du corps humain, responsable de la prise de milliers de décisions chaque jour. Le manque de connaissances sur de nombreux mécanismes liés au cerveau a pour conséquence un traitement insuffisant des affections neurologiques ou des lésions cérébrales.

Santé

Le résultat du traitement des lésions cérébrales traumatiques (LCT) graves causées par des accidents de voiture ou des chutes dépend de l’ampleur de l’hypoxie et des troubles métaboliques. Une meilleure compréhension de la physiopathologie des lésions cérébrales et des changements biochimiques, cellulaires et moléculaires associés peut améliorer la prise en charge à un stade précoce.

Technologie de surveillance du cerveau proche infrarouge

Entrepris avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie, le projet BitMap a développé des dispositifs basés sur la photonique afin de surveiller la santé du cerveau dans les soins neurocritiques des LCT et de l’hypoxie du nouveau-né. «Notre concept repose sur la mesure de paramètres hémodynamiques pertinents sur le plan clinique à l’aide d’une lumière proche infrarouge inoffensive pour les tissus biologiques», explique Hamid Dehghani, coordinateur du projet. Les chercheurs ont développé des techniques et des méthodes d’analyse capables de distinguer des biomarqueurs spécifiques de l’hypoxie tissulaire, de l’ischémie et du métabolisme de l’oxygène. Ces quantités cliniques normalisées ont été mesurées à l’aide d’approches optiques non invasives, ce qui a permis de surveiller en permanence la santé des patients à leur chevet. La technologie BitMap est simple: la lumière est appliquée à la surface de la tête par une fibre, et voyage à travers et au-delà de la surface du cerveau avant de revenir à la surface, où elle est détectée par une autre fibre. La quantité de lumière réfléchie et le temps qu’elle a mis à voyager fournissent des informations sur la santé des tissus, en particulier la quantité d’oxygène, ainsi que des indications sur le flux sanguin et l’activité métabolique.

Performances cliniques de BitMap

Les scientifiques de BitMap ont testé la technologie, en particulier celle de l’imagerie de diffusion et de la spectroscopie de corrélation de diffusion, auprès de patients et également de sujets sains. L’hôpital universitaire Vall d’Hebron et l’Institut des sciences photoniques en Espagne ont utilisé des plateformes de projet dans des environnements de soins intensifs et ont obtenu des résultats prometteurs. L’identification d’un ensemble de nouveaux biomarqueurs étaye leur utilisation comme moniteurs de chevet. Les hôpitaux universitaires de Birmingham et l’université de Birmingham ont obtenu des résultats tout aussi encourageants sur des patients atteints de LCT légère, modérée et sévère, démontrant ainsi la capacité des technologies biphotoniques à fournir des informations sur les lésions traumatiques du cerveau et à améliorer les soins. En outre, les hôpitaux de l’University College de Londres, l’application des technologies BitMap chez les nouveau-nés souffrant d’asphyxie à la naissance, une condition associée à une réduction des niveaux d’oxygène à la naissance, a permis de quantifier la gravité des lésions cérébrales et a aidé à prédire leur issue neurocomportementale.

Importance de BitMap et perspectives d’avenir

L’utilisation de la physique pour obtenir des informations morphologiques et physiologiques sur le corps humain n’est pas un concept nouveau: il trouve déjà de nombreuses applications en médecine. Lorsqu’il s’agit de surveiller le cerveau, la capacité à obtenir des résultats immédiats en temps réel et de manière non invasive est cruciale. Les dispositifs BitMap peuvent être utilisés pour détecter et caractériser les LTC, les commotions cérébrales dans le sport ainsi que le niveau de conscience des patients dans un état végétatif. Cela aide les cliniciens à évaluer la réponse individuelle des patients au traitement et à adapter les soins en conséquence. Dans une perspective d’avenir, M. Dehghani espère qu’un «financement futur et continu aidera à optimiser ces technologies pour surveiller la santé du cerveau pendant l’intervention chirurgicale et à améliorer les résultats cliniques». Le financement, combiné à la formation de chercheurs en début de carrière durant le projet BitMap, permettra de réaliser de futures avancées technologiques dans le domaine des soins neurocritiques. À long terme, cela se traduira par une meilleure récupération des patients et une réduction des coûts des soins de santé.

Mots‑clés

BitMap, lésions cérébrales traumatiques (LCT), lumière proche infrarouge, hypoxie, commotion cérébrale, asphyxie à la naissance

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