Herramienta de ultrasonido mide el flujo sanguíneo y produce imágenes de microvasculatura en el cerebro

Para obtener imágenes de los vasos microscópicos y medir el flujo sanguíneo en el cerebro, los investigadores utilizan una herramienta llamada microscopía de localización por ultrasonido. Funciona utilizando burbujas microscópicas que circulan por el torrente sanguíneo como agente de contraste para medir el reflejo de las ondas acústicas de alta frecuencia que pasan por el cuerpo. Hasta hace poco, la adquisición de imágenes de esta manera era lenta y requería muchos datos. Ahora, los investigadores han desarrollado un algoritmo basado en curvas para medir y reconstruir rápidamente la vasculatura del cerebro completo y el flujo sanguíneo en cerebros de ratones. Su trabajo podría utilizarse para permitir futuras investigaciones sobre los mecanismos neurovasculares subyacentes a enfermedades como el Alzheimer.

El método, desarrollado por investigadores del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign (Urbana, IL, EUA), utiliza tecnología de ultrasonido para producir imágenes de microvasculatura animal de todo el cerebro en solo unos segundos. El método se basa en rotar y escalar muchas curvas arbitrarias pequeñas para adaptarse a la estructura local de los datos de imágenes de microburbujas. La combinación de este modelo de curva pequeña con un algoritmo que promueve la escasez produjo un método eficiente y altamente generalizable para medir el flujo sanguíneo y la vasculatura a partir de datos de microburbujas en cerebros de ratones.

El método requiere una cantidad muy pequeña de datos de microburbujas para reconstruir el flujo sanguíneo y la microvasculatura tisular. Aprovecha la escasez inherente de las imágenes de ultrasonido rápidas y acelera el posprocesamiento entre 10 y 30 segundos. Las microburbujas se utilizan ampliamente como contraste de imágenes de ultrasonido en la ecografía clínica de humanos, lo que, según los investigadores, abre la puerta para la futura traducción clínica de la tecnología como una evaluación no invasiva del accidente cerebrovascular, la oclusión vascular y la salud neurovascular, .

"Hemos desarrollado una herramienta que es capaz de obtener imágenes de la microvasculatura del cerebro completo con una resolución espacial y una profundidad de penetración muy altas", dijo Pengfei Song, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática y bioingeniería que dirigió el esfuerzo. "Nuestra tecnología es, hasta donde sabemos, la única capaz de obtener imágenes de la microvasculatura de todo el cerebro a una resolución muy alta, por lo que esta es una herramienta muy atractiva para los neurocientíficos".

“Muchas enfermedades y trastornos neurológicos tienen una correlación muy fuerte con enfermedades vasculares. En el futuro, nuestra tecnología de ultrasonido puede ser un buen candidato para una tecnología de detección, debido al bajo costo, la portabilidad y la seguridad. También existe una gran necesidad de desarrollar esta tecnología para aplicaciones preclínicas", añadió Song.

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Universidad de Illinois Urbana-Champaign