Fast optical tomography for imaging seizure activity in newborn infants

快速光学断层扫描对新生儿癫痫活动进行成像

基本信息

  • 批准号:
    EP/J021318/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 111.48万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2012 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We are proposing to develop a new way of imaging seizures in the brains of newborn babies, by shining light harmlessly across the head. This project is motivated by our recent discovery, using optical techniques, of previously unknown fluctuations in blood volume in the brains of babies diagnosed with seizures. Every year in the UK, over 1000 babies born at term are diagnosed with seizures, and the condition is even more common in infants born prematurely. Seizures usually cause convulsive body movements, and are due to abnormal electrical activity in the brain. This activity can usually be measured using a method known as electroencephalography (EEG). However EEG has significant limitations: it cannot detect activity occurring deep inside the brain and was normal during the unusual blood volume fluctuations we observed optically. Accurate diagnosis is important because seizures are not just a symptom of a medical problem, but are themselves a potential cause of brain injury. The work we propose will lead to better diagnosis and understanding of infant seizures, and underpin research into better treatments.We plan to modify an existing optical imaging system to acquire data simultaneously with EEG measurements, and develop new schemes which enable images to be acquired much faster and with fewer data than is currently possible. This is essential in order to study the fluctuations observed previously, and determine how they evolve over time within different parts of the brain. The research will involve developing a new theoretical analysis, and designing new ways of processing the recorded data to extract the required information. We will also explore a novel way of combining optical and electrical measurements together to provide simultaneous three-dimensional maps of electrical activity and blood volume changes. All the new techniques will be tested on tissue-simulating phantoms before conducting a programme of studies on newborn babies with a high risk of seizures. We also propose to organise a Workshop, inviting other scientists and doctors interested in combining different medical imaging techniques to examine brain activity, in adults as well as children.
我们提议开发一种新方法,通过无害的光线照射新生儿的头部,来成像新生儿大脑中的癫痫发作。这个项目的动机是我们最近的发现,使用光学技术,在诊断为癫痫的婴儿的大脑中以前未知的血容量波动。在英国,每年有超过1000名足月出生的婴儿被诊断患有癫痫,这种情况在早产婴儿中更为常见。癫痫发作通常会引起抽搐的身体运动,这是由于大脑中异常的电活动造成的。这种活动通常可以用一种称为脑电图(EEG)的方法来测量。然而,脑电图有明显的局限性:它不能检测到发生在大脑深处的活动,并且在我们光学观察到的异常血容量波动期间是正常的。准确的诊断很重要,因为癫痫发作不仅是一种医学问题的症状,而且本身也是脑损伤的潜在原因。我们提出的工作将有助于更好地诊断和理解婴儿癫痫发作,并为更好的治疗方法的研究奠定基础。我们计划修改现有的光学成像系统,使其与脑电图测量同时获取数据,并开发新的方案,使图像的获取速度更快,数据量更少。为了研究之前观察到的波动,并确定它们在大脑不同部位如何随时间演变,这是必不可少的。这项研究将涉及发展一种新的理论分析,并设计处理记录数据以提取所需信息的新方法。我们还将探索一种将光学和电学测量结合在一起的新方法,以同时提供电活动和血容量变化的三维地图。所有的新技术都将在模拟组织的幽灵上进行测试,然后再对具有高癫痫发作风险的新生儿进行研究。我们还建议举办一个研讨会,邀请其他有兴趣结合不同医学成像技术来检查成人和儿童大脑活动的科学家和医生。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Probe for evaluating the absorbing and transport scattering properties of turbid fluids using low-cost time-of-flight technology.
使用低成本飞行时间技术评估混浊流体的吸收和传输散射特性的探头。
  • DOI:
    10.1117/1.jbo.22.5.055009
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Hebden JC
  • 通讯作者:
    Hebden JC
MONSTIR II: a 32-channel, multispectral, time-resolved optical tomography system for neonatal brain imaging.
  • DOI:
    10.1063/1.4875593
  • 发表时间:
    2014-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    R. Cooper;Elliott Magee;N. Everdell;S. Magazov;M. Varela;D. Airantzis;A. Gibson;J. Hebden
  • 通讯作者:
    R. Cooper;Elliott Magee;N. Everdell;S. Magazov;M. Varela;D. Airantzis;A. Gibson;J. Hebden
Towards a wearable near infrared spectroscopic probe for monitoring concentrations of multiple chromophores in biological tissue in vivo.
  • DOI:
    10.1063/1.4954722
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chitnis D;Airantzis D;Highton D;Williams R;Phan P;Giagka V;Powell S;Cooper RJ;Tachtsidis I;Smith M;Elwell CE;Hebden JC;Everdell N
  • 通讯作者:
    Everdell N
Heterodyne frequency-domain multispectral diffuse optical tomography of breast cancer in the parallel-plane transmission geometry.
  • DOI:
    10.1118/1.4953830
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    H. Ban;M. Schweiger;Venkaiah C. Kavuri;J. Cochran;Long Xie;David R. Busch;Jaka Katrasnik;S. Pathak;So Hyun Chung;Kijoon Lee;R. Choe;B. Czerniecki;S. Arridge;Arjun G. Yodh
  • 通讯作者:
    H. Ban;M. Schweiger;Venkaiah C. Kavuri;J. Cochran;Long Xie;David R. Busch;Jaka Katrasnik;S. Pathak;So Hyun Chung;Kijoon Lee;R. Choe;B. Czerniecki;S. Arridge;Arjun G. Yodh
Geometrically complex 3D-printed phantoms for diffuse optical imaging.
  • DOI:
    10.1364/boe.8.001754
  • 发表时间:
    2017-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Dempsey LA;Persad M;Powell S;Chitnis D;Hebden JC
  • 通讯作者:
    Hebden JC
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