Coherent hemodynamics spectroscopy for cerebral autoregulation and blood flow

用于脑自动调节和血流的相干血流动力学光谱

基本信息

  • 批准号:
    9921500
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-07-15 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary: This project aims to develop a novel non-invasive technique, coherent hemodynamics spectroscopy (CHS), for the local measurement of brain perfusion and autoregulation at the microvascular level. This new technique consists of three components: (1) An experimental method based on diffuse near- infrared spectroscopy (NIRS) to non-invasively collect brain perfusion data at the microcirculation level; (2) Mild perturbations in the systemic mean arterial pressure to evoke oscillations or transients in the cerebral hemodynamics; (3) The application of a new hemodynamic model to translate NIRS measurements of cerebral hemodynamics into measurements of physiological and functional quantities. Specifically, this proposal focuses on CHS measurements of dynamic cerebral autoregulation (dCA) and capillary transit time (CTT), which yields absolute cerebral blood flow (CBF). The capability of CHS to measure local CTT, CBF, and dCA will be capitalized by developing spatially-resolved CHS (for brain mapping) and depth-resolved CHS (for discrimination of extracerebral and brain tissues). We plan clinical tests at two units at the Tufts Medical Center, namely the dialysis unit and the neurological critical care unit, to demonstrate the clinical potential of CHS. The first clinical test, on diabetic hemodialysis patients, aims to validate CHS measurements of CBF and dCA in a comparative study with age-matched healthy controls, and to demonstrate the potential of CHS to detect a reduction in cerebral perfusion during hemodialysis. The second clinical test, on patients who suffered from aneurysmal Subarachnoid Hemorrhage (aSAH) and Traumatic Brain Injury (TBI), will directly test the clinical potential of CHS in monitoring cerebral perfusion and autoregulation deficits. The broad objective of this application is the development of a new tool for the quantitative, non-invasive assessment of local cerebrovascular hemodynamics at the microcirculation level. CHS offers a significant clinical potential as a result of its ability to non-invasively assess and monitor brain tissue perfusion, which is impaired in a variety of clinical conditions, including subarachnoid hemorrhage, traumatic brain injury, hemodialysis treatment, ischemic stroke, and cardiopulmonary bypass.
项目概述:该项目旨在开发一种新的非侵入性技术,即相干血流动力学 光谱学(CHS),用于局部测量脑血流灌注和微血管的自动调节 水平。这一新技术由三部分组成:(1)基于漫射近距离的实验方法。 红外光谱(NIRS)无创收集微循环水平的脑血流灌注数据;(2)轻度 体循环平均动脉压的扰动引起脑部的振荡或瞬变 血流动力学;(3)新的血流动力学模型在脑NIR测量中的应用 血流动力学转变为生理和功能量的测量。具体地说,这个提案 重点是动态脑自动调节(DCA)和毛细血管通过时间(CTT)的CHS测量, 这产生了绝对脑血流量(CBF)。CHS测量本地CTT、CBF和DCA的能力 将通过开发空间分辨的CHS(用于脑成像)和深度分辨的CHS(用于 脑外和脑组织的辨别)。我们计划在塔夫茨医疗中心的两个单元进行临床测试, 即透析病房和神经重症监护病房,以展示慢性阻塞性肺病的临床潜力。这个 第一项临床试验是针对糖尿病血液透析患者,旨在验证CHS测量的CBF和DCA在 与年龄匹配的健康对照组的比较研究,并展示CHS检测A 血液透析期间脑灌注量减少。第二项临床测试,针对患有 动脉瘤性蛛网膜下腔出血(ASAH)和创伤性脑损伤(TBI),将直接考验临床 CHS在监测脑血流灌注和自我调节缺陷方面的潜力。这样做的总体目标是 应用程序是开发一种新的工具,用于定量、非侵入性评估局部 微循环水平的脑血管血流动力学。CHS作为一种具有巨大临床潜力的 其结果是它能够非侵入性地评估和监测脑组织灌注,这在各种疾病中都受到损害 临床情况,包括蛛网膜下腔出血,创伤性脑损伤,血液透析治疗, 缺血性中风和体外循环。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dual-slope imaging of cerebral hemodynamics with frequency-domain near-infrared spectroscopy.
  • DOI:
    10.1117/1.nph.10.1.013508
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
  • 通讯作者:
Novel data types for frequency-domain diffuse optical spectroscopy and imaging of tissues: characterization of sensitivity and contrast-to-noise ratio for absorption perturbations.
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  • DOI:
    10.1364/boe.485651
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Sassaroli,Angelo;Blaney,Giles;Fantini,Sergio
  • 通讯作者:
    Fantini,Sergio
Dual-slope imaging in highly scattering media with frequency-domain near-infrared spectroscopy.
  • DOI:
    10.1364/ol.394829
  • 发表时间:
    2020-08-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Blaney, Giles;Sassaroli, Angelo;Fantini, Sergio
  • 通讯作者:
    Fantini, Sergio
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  • DOI:
    10.3390/app122110903
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Blaney,Giles;Sassaroli,Angelo;Fantini,Sergio
  • 通讯作者:
    Fantini,Sergio
Design of a source-detector array for dual-slope diffuse optical imaging.
  • DOI:
    10.1063/5.0015512
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Giles Blaney;A. Sassaroli;S. Fantini
  • 通讯作者:
    Giles Blaney;A. Sassaroli;S. Fantini
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