Si los médicos quieren saber más sobre el riesgo cardiovascular de un paciente, pueden solicitar una prueba de esfuerzo cardiaco. Pero en lo que se refiere al riesgo de ictus, no existe una prueba de la función cerebral equivalente, escalable y rentable, que pueda ayudar a los médicos a asesorar a los pacientes sobre su riesgo potencial. Un cuestionario en el que se pregunte a los pacientes por los factores de riesgo es actualmente la mejor herramienta para evaluar dicho riesgo.
Ahora, un equipo de ingenieros y científicos de Caltech y de la Facultad de Medicina Keck de la USC ha desarrollado un dispositivo basado en auriculares que puede evaluar de forma no invasiva el riesgo de ictus de un paciente controlando los cambios en el flujo y el volumen sanguíneos mientras el participante contiene la respiración. El dispositivo cuenta con un sistema basado en láser y ha mostrado resultados prometedores a la hora de distinguir entre individuos con bajo y alto riesgo de ictus.
Una nueva tecnología podría revolucionar la evaluación del riesgo de ictus
Alrededor de 1 de cada 1.000 personas sufre un ictus cada año. El riesgo aumenta con la edad. Por término medio, los hombres se ven afectados con algo más de frecuencia. Un ictus se produce por la obstrucción o rotura de una arteria del cerebro, lo que provoca una reducción del flujo sanguíneo. Las células cerebrales mueren rápidamente porque dejan de recibir oxígeno: unos 2 millones por minuto durante un ictus. Aunque se sobreviva a la apoplejía, ésta puede provocar alteraciones físicas como problemas de habla y visión, problemas de atención y concentración, parálisis en un lado del cuerpo o problemas para tragar.
Investigadores dirigidos por Simon Mahler, uno de los autores principales de un artículo que describe la nueva técnica y dispositivo en la revista Biomedical Optics Express, y un becario postdoctoral en el laboratorio de Changhuei Yang, catedrático Thomas G. Myers de Ingeniería Eléctrica, Bioingeniería e Ingeniería Médica en Caltech e investigador en el Heritage Medical Research Institute, han logrado por primera vez utilizar este dispositivo para determinar si alguien corre un riesgo significativo de sufrir un ictus en el futuro basándose en una medición fisiológica. Los expertos creen que esto puede revolucionar realmente la forma de evaluar el riesgo de ictus y, en última instancia, ayudará a los médicos a determinar si el riesgo de un paciente es estable o está empeorando.
“Se espera que nuestra tecnología óptica de medición no invasiva del flujo sanguíneo sea útil para diversas aplicaciones en enfermedades cerebrales”, afirmó Yang, que también es científico titular de ingeniería eléctrica en Caltech. Señaló que este proyecto forma parte de una colaboración más amplia con el Dr. Charles Liu, catedrático de cirugía neurológica clínica, cirugía, psiquiatría y ciencias del comportamiento e ingeniería biomédica de la Facultad de Medicina Keck de la USC, y su equipo.
Espectroscopia óptica de contraste de moteado para evaluar el riesgo
En general, los vasos sanguíneos se vuelven más rígidos con la edad, lo que significa que les resulta más difícil dilatarse para permitir el paso de la sangre. Esto, a su vez, significa que la persona es más propensa a sufrir accidentes cerebrovasculares. El equipo de Caltech ha desarrollado un dispositivo compacto que proyecta luz láser infrarroja a través del cráneo y hacia el cerebro en un punto, y luego utiliza una cámara especial cercana para recoger la luz que rebota tras ser dispersada por la sangre que fluye en los vasos sanguíneos. En este método, denominado espectroscopia óptica de contraste de moteado (SCOS), se mide la disminución de la intensidad luminosa desde el punto en que la luz entra en el cráneo hasta el punto en que se recoge la luz reflejada para determinar el volumen de sangre en los vasos sanguíneos del cerebro. También se analiza cómo se dispersa la luz y crea manchas en el campo de visión de la cámara. Las manchas fluctúan en las imágenes en función de la velocidad del flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos. Cuanto más rápido fluye la sangre, más rápido cambia el campo de manchas.
Con estas mediciones, los investigadores pueden calcular la relación entre el flujo sanguíneo y el volumen de sangre que circula por el vaso para hacerse una idea del riesgo de ictus del paciente. El equipo realizó un estudio con 50 participantes. Utilizaron el cuestionario de riesgo de ictus empleado actualmente, la Calculadora de Riesgo de Ictus de Cleveland, para dividir a los participantes en dos grupos: uno de bajo riesgo y otro de alto riesgo. A continuación, se midió el flujo sanguíneo de cada sujeto durante tres minutos para cuantificar el caudal y el volumen de sangre que llegaba al cerebro. Al cabo de un minuto, se pidió a los participantes que contuvieran la respiración.
Contener la respiración sobrecarga el cerebro, que empieza a darse cuenta de que está absorbiendo demasiado dióxido de carbono y demasiado poco oxígeno. Entra en lo que Mahler denomina “modo pánico” y empieza a bombear oxígeno del resto del cuerpo hacia sí mismo. Esto aumenta enormemente el flujo sanguíneo al cerebro. En cuanto dejas de contener la respiración, los niveles de oxígeno vuelven a la línea de base. Aunque esto ocurre tanto en personas con bajo como con alto riesgo de ictus, los investigadores descubrieron que había diferencias entre los grupos en cuanto a la forma en que la sangre se movía por los vasos. Mediante la técnica SCOS, los investigadores pueden medir cuánto se dilatan los vasos sanguíneos mientras el sujeto contiene la respiración y cuánto más rápido fluye la sangre por los vasos como consecuencia de ello. “Según los investigadores, estas mediciones reactivas son un indicador de la rigidez vascular. Esta tecnología permite por primera vez realizar este tipo de mediciones de forma no invasiva.
Tecnología con futuro
Los investigadores encontraron pruebas claras y llamativas de una respuesta diferente en el flujo sanguíneo y el volumen de sangre entre los dos grupos. En el grupo de bajo riesgo de ictus, observaron un menor aumento del flujo sanguíneo durante el ejercicio respiratorio en comparación con el grupo de alto riesgo de ictus, pero un mayor aumento del volumen sanguíneo, lo que indica que puede fluir más sangre a través de los vasos sanguíneos dilatados. Los investigadores pueden ver claramente que el grupo de mayor riesgo tiene una mayor relación flujo-volumen, lo que significa que tienen un flujo más rápido pero un menor volumen sanguíneo durante la contención de la respiración. Esto se debe a la rigidez de los vasos sanguíneos e indica un mayor riesgo de rotura. Si alguien acude a nosotros con una relación flujo-volumen extremadamente alta, es probable que sufra un ictus en un futuro próximo.
El equipo está realizando nuevos estudios con el prototipo actual de dispositivo de imagen en pacientes de un hospital de Visalia (California) para recopilar datos adicionales de una población más amplia y diversa. Los investigadores también tienen previsto incorporar el aprendizaje automático al proceso de recopilación de datos del dispositivo y realizar un ensayo clínico con pacientes durante más de dos años para mejorar la tecnología. Esperan que, con el tiempo, el dispositivo pueda utilizarse no sólo para la detección del riesgo previo a un ictus, sino también para detectar ictus que ya se han producido.