Sensor de fibra óptica monitora quatro indicadores em lesão cerebral

Um sistema de inteligência artificial ajuda a desembaralhar os múltiplos sinais que trafegam pela única fibra.
[Imagem: Yuqian Zhang et al. - 10.1016/j.matt.2022.07.024]

Lesão cerebral traumática

Pessoas que sofrem uma pancada forte na cabeça podem apresentar uma lesão cerebral traumática, uma das principais causas de morte e incapacidade em todo o mundo, podendo resultar em dificuldades de longo prazo com memória, concentração e resolução de problemas.

Essas lesões cerebrais precisariam ser monitoradas continuamente durante o atendimento médico, o que tem levado ao desenvolvimento de uma tecnologia conhecida como "sonda intracraniana", um sensor invasivo, mas essencial para monitorar os principais indicadores de progressão da lesão, chamados biomarcadores, como pressão e oxigênio no cérebro.

Agora, pesquisadores do Imperial College de Londres criaram a primeira sonda intracraniana que consegue, com uma única inserção, medir até quatro biomarcadores, o que hoje exigiria a inserção de quatro sondas diferentes no crânio, com o risco de causar mais danos nos tecidos ou infecções - razões pelas quais esse monitoramento não é feito.

O sensor consiste em uma única fibra óptica, muito fina, que é inserida no tecido cerebral para monitorar o líquido cefalorraquidiano, o líquido que envolve o cérebro e a medula espinhal. Na ponta da fibra são inseridos quatro filmes sensores, que medem simultânea e continuamente os níveis de pH, temperatura, oxigênio dissolvido e glicose.

Desempenho

Para testar o sensor, os pesquisadores monitoraram continuamente os níveis desses biomarcadores no cérebro de um cordeiro vivo em vários estados fisiológicos. O teste em animais grandes é um passo anterior ao teste em pacientes humanos.

O excelente desempenho apresentado pelo protótipo incluiu alta sensibilidade (capacidade de detectar vestígios de biomarcadores), seletividade (capacidade de discernir entre biomarcadores), estabilidade (capacidade de fornecer monitoramento de longo prazo com desvio mínimo de sinal), biocompatibilidade (capacidade do sensor para interagir com segurança com o tecido cerebral durante a implantação a longo prazo) e robustez.

"Este é um avanço promissor. Nossos resultados promissores indicam tanto um monitoramento preciso de biomarcadores, quanto previsões precisas da progressão da lesão, que, após um maior desenvolvimento, poderão ajudar os médicos a monitorar a saúde cerebral dos pacientes e a resposta ao tratamento," disse o Dr. Yubing Hu, coordenador da equipe.