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Regarder dans le cerveau avec la lumière
Une nouvelle technologie de diagnostic non invasive pourrait donner aux médecins le signe le plus important de la santé du cerveau : la saturation en oxygène. Fabriqué par une société israélienne appelée OuNim et prévue pour des essais sur des patients dans des hôpitaux américains plus tard cette année, la technologie, appelée oxymétrie ciblée, pourrait faire ce que les oxymètres de pouls standard ne peuvent pas faire.
Lecteur d'esprit : La sonde d'oxymétrie ciblée OrNim (ci-dessus) adhère au cuir chevelu pour surveiller les niveaux d'oxygène de zones spécifiques du cerveau.
Un oxymètre de pouls standard est fixé sur un doigt ou un lobe d'oreille pour mesurer les niveaux d'oxygène sous la peau. Il fonctionne en transmettant un faisceau de lumière à travers les vaisseaux sanguins afin de mesurer l'absorption de la lumière par l'hémoglobine oxygénée et désoxygénée. Les informations permettent aux médecins de savoir immédiatement si les niveaux d'oxygène dans le sang du patient augmentent ou diminuent.
Avant le développement des oxymètres de pouls, la seule façon de mesurer la saturation en oxygène était de prélever un échantillon de sang dans une artère et de l'analyser en laboratoire. En fournissant une mesure immédiate et non invasive de l'oxygénation, les oxymètres de pouls ont révolutionné l'anesthésie et d'autres procédures médicales.
Alors que les oxymètres de pouls sont devenus précis et fiables, ils ont une limitation clé : ils ne peuvent pas mesurer la saturation en oxygène dans des zones spécifiques profondément à l'intérieur du corps. Étant donné que les oxymètres de pouls ne mesurent que les niveaux globaux d'oxygène dans le sang, ils n'ont aucun moyen de surveiller la saturation en oxygène dans une région spécifique. Ceci est particulièrement problématique dans le cas des lésions cérébrales, car l'oxygénation du cerveau peut alors différer de celle du reste du corps.
Des informations sur l'oxygénation dans des régions spécifiques du cerveau seraient précieuses pour les neurologues qui surveillent un patient cérébrolésé, car elles pourraient être utilisées pour rechercher des hématomes localisés et signaler immédiatement les accidents vasculaires cérébraux hémorragiques. Lorsqu'un accident vasculaire cérébral survient, une zone du cerveau est privée de sang et donc d'oxygène, mais il n'existe aucun moyen immédiat de détecter l'occurrence de l'attaque.
Les tomodensitogrammes et IRM donnent un instantané des lésions tissulaires, mais ils ne peuvent pas être utilisés pour une surveillance continue. Il peut également être très difficile d'effectuer de telles analyses sur des patients inconscients reliés à des dispositifs de survie.
Wade Smith, neurologue à l'Université de Californie à San Francisco et conseiller d'OrNim, souligne que, si les cardiologues disposent d'appareils pour surveiller les cœurs en détail, les neurologues n'ont pas d'outil équivalent. Avec les patients cérébrolésés, dit Smith, l'état de l'art vole à l'aveugle.
Le nouvel appareil d'OrNim utilise une technique appelée marquage par ultrasons pour isoler et surveiller une zone de tissu de la taille d'un morceau de sucre située entre 1 et 2,5 centimètres sous la peau. La sonde, qui repose sur le cuir chevelu, contient trois sources de lumière laser de différentes longueurs d'onde, un détecteur de lumière et un émetteur d'ultrasons.
La lumière laser diffuse à travers le crâne et illumine les tissus situés en dessous. L'émetteur d'ultrasons envoie des impulsions hautement directionnelles dans le tissu. Les impulsions modifient les propriétés optiques du tissu de telle sorte qu'elles modulent la lumière laser traversant le tissu. En effet, les impulsions ultrasonores marquent une partie spécifique du tissu à observer par le détecteur. Étant donné que la vitesse des impulsions ultrasonores est connue, une profondeur spécifique peut être sélectionnée pour la surveillance.
La lumière laser modulée est captée par le détecteur et utilisée pour calculer la couleur du tissu. Étant donné que la couleur est directement liée à la saturation en oxygène du sang (par exemple, le sang artériel est rouge vif, tandis que le sang veineux est rouge foncé), elle peut être utilisée pour déduire la saturation en oxygène des tissus. La mesure est absolue plutôt que relative, car la couleur est un indicateur de l'absorption spectrale de l'hémoglobine et n'est pas affectée par le cuir chevelu.
Les zones plus profondes peuvent être éclairées avec des faisceaux laser plus puissants, mais l'intensité lumineuse doit être maintenue à des niveaux qui ne blesseront pas la peau. Compte tenu de la profondeur pratique actuelle de la technologie de 2,5 centimètres, elle est la mieux adaptée pour surveiller les couches supérieures du cerveau. Smith suggère que la technologie pourrait être utilisée pour surveiller des grappes spécifiques de vaisseaux sanguins.
Bien que la technologie soit conçue pour surveiller une zone spécifique, elle pourrait également être utilisée pour surveiller un hémisphère entier du cerveau. La mesure de n'importe quelle zone du cerveau pourrait fournir de meilleures informations sur la saturation en oxygène du cerveau entier qu'un oxymètre de pouls ailleurs sur le corps. Hilton Kaplan, chercheur au centre de développement de dispositifs médicaux de l'Université de Californie du Sud, déclare : Si cette technologie nous permet réellement de mesurer profondément à l'intérieur, alors c'est une grande amélioration par rapport aux limitations de décennies de versions cutanées.
Michal Balberg, PDG et cofondateur d'OrNim, pense qu'il sera peut-être finalement possible de déployer des réseaux de sondes sur la tête pour obtenir une carte topographique de l'oxygénation du cerveau. Avec le temps, l'oxygénation du cerveau peut être considérée comme un paramètre critique qui doit être surveillé régulièrement. Balberg dit : Notre développement vise à établir un nouveau signe vital cérébral qui sera utilisé pour surveiller tout patient [qui est] inconscient ou sous anesthésie. Nous pensons que cela affectera la gestion des patients au cours de la prochaine décennie d'une manière comparable aux oxymètres de pouls.
Michael Chorost couvre les dispositifs médicaux pour Examen de la technologie . Son livre sur les implants cochléaires, Reconstruit : Comment devenir une partie de l'ordinateur m'a rendu plus humain , a été publié en 2005.