Stirnband ermittelt das Schlaganfallrisiko

US-Wissenschaftler nutzen ganz gezielt Infrarotlicht zur Aufdeckung drohender Gefahren im Hirn

Einem Probanden wird das Schlaganfall-Stirnband zur Messung angelegt (Foto: caltech.edu)

Los Angeles/Pasadena (pte004/02.10.2024/06:15)

Forscher des California Institute of Technology (Caltech) und der medizinischen Fakultät der University of Southern California haben eine Art Stirnband entwickelt, das künftig das Risiko für einen Schlaganfall ermittelt. Das Gerät tut dies nicht-invasiv und wertet Veränderungen des Blutflusses und -volumens im Gehirn aus, während der Teilnehmer den Atem anhält. Es hat bereits vielversprechende Ergebnisse bei der Unterscheidung zwischen Personen mit niedrigem und hohem Schlaganfallrisiko gezeigt.

Revolution bei der Prophylaxe

"Mit diesem Gerät sind wir zum ersten Mal in der Lage, anhand einer physiologischen Messung festzustellen, ob das Risiko, dass jemand in Zukunft einen Schlaganfall erleidet, signifikant ist oder nicht. Wir glauben, dass dies die Art und Weise, wie das Schlaganfallrisiko bewertet wird, wirklich revolutionieren kann und Ärzten dabei helfen wird festzustellen, ob das Risiko eines Patienten stabil ist oder sich verschlechtert", sagt Simon Mahler, Postdoktorand im Labor von Caltech-Professor Changhuei Yang.

Das Stirnband schickt Infrarotlaserlicht durch den Schädel in das Gehirn. Das in den Adern fließende Blut streut das Licht und wirft es teilweise zurück, sodass es von außen positionierten Kameras aufgefangen werden kann. Mittels dieser Speckle-Kontrastspektroskopie (SCOS) wird die Abnahme der Lichtintensität von der Stelle gemessen, an der das Licht in den Schädel eintritt, bis zu jener Stelle, an der das zurückgeworfene Licht gesammelt wird, um Blutvolumen in den Blutgefäßen des Gehirns zu bestimmen.

Außerdem wird untersucht, wie das Licht gestreut wird und Flecken im Sichtfeld der Kamera erzeugt. Diese Flecken schwanken in den Bildern je nach Blutflussrate in den Blutgefäßen. Je schneller das Blut fließt, desto schneller ändert sich das Fleckenfeld. Die Forscher können anhand dieser Messungen das Verhältnis des Blutflusses zum Blutvolumen, das durch das Gefäß strömt, berechnen, um eine Vorstellung vom Schlaganfallrisiko des Patienten zu erhalten.

Vier-Minuten-Messung genügt

Das Team hat das Gerät bislang an 50 Probanden getestet. Anhand des von ihnen ausgefüllten Fragebogens zum Schlaganfallrisiko wurden sie in zwei Gruppen aufgeteilt: eine mit niedrigem und eine mit hohem Risiko. Anschließend maßen die Forscher drei Minuten lang den Blutfluss bei jedem Freiwilligen und quantifizierten die Durchflussrate und das Volumen des Blutes, das das Gehirn erreicht. Nach einer Minute baten sie die Teilnehmer, den Atem anzuhalten.

Das Anhalten des Atems belastet das Gehirn, da es zu bemerken beginnt, dass es zu viel CO2 und zu wenig Sauerstoff aufnimmt. Es geht in den Panikmodus über und beginnt, Sauerstoff aus dem Rest des Körpers zu sich selbst zu pumpen. Dadurch wird die Durchblutung des Gehirns stark erhöht. Sobald wieder geatmet wird, kehrt der Sauerstoffgehalt zum Ausgangswert zurück. Dies geschieht zwar sowohl bei Menschen mit niedrigem als auch mit hohem Schlaganfallrisiko.

Doch die Forscher konnten feststellen, dass es Unterschiede zwischen den Gruppen gibt, was die Art und Weise betraf, wie sich das Blut durch die Gefäße bewegte. Die SCOS-Technik ermöglicht es den Forschern zu messen, wie stark sich die Blutgefäße ausdehnen, während die Versuchsperson den Atem anhält, und wie viel schneller das Blut daraufhin durch die Gefäße fließt. "Diese reaktiven Messungen sind ein Indikator für die Gefäßsteifigkeit. Und das ist wiederum ein Indikator für das Schlaganfallrisiko", so Yang.

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