Construction and calibration of a diffuse optical hybrid device for brain monitoring

Abstract

The aim of this project is the development of a new portable, compact and user-friendly device suitable for the intensive care areas in the hospitals. The increasing presence of technical machinery in medical environments claims for bedside devices which are small, compact and easy to manipulate by clinicians. The enabling tool is based on two diffuse optical techniques known as Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS) and Continuous Wave (CW) Near Infrared Spectroscopy (CW-NIRS). These two techniques are able to measure hemodynamic parameters in a non-invasive manner even in the brain which can help clinicians in their knowledge of diseases such as ischemic stroke. I have assembled all the elements required for the two techniques, proved their reliability and adapted the existing codes for its control. Finally I have tested the device in a non-hospital environment by measuring the hemodynamics in the arm, in the leg and in the brain.

El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un nuevo dispositivo portátil, compacto y fácil de usar que se adecúe a las unidades de cuidados intensivos de los hospitales. Con el desarrollo de la tecnología ha aumentado la cantidad de dispositivos médicos en los hospitales. Por lo tanto, es necesario diseñar y construir dispositivos compactos que sean fáciles de manipular por personal no cualificado. El aparato que he construido integra dos técnicas basadas en los modelos de difusión óptica que proporcionan parámetros relacionados con la hemodinámica de los tejidos de forma no invasiva . El objetivo es habilitar nuevos biomarcadores útiles por ejemplo en el diagnóstico de enfermedades cerebrales como pueden ser las isquemias. Las técnicas son la diffuse correlation spectroscopy y la near-infrared spectroscoy. He montado todos los elementos requeridos para implementar las dos técnicas, además de probar su fiabilidad y adaptar los códigos de control al nuevo dispositivo. Finalmente he probado el dispositivo en un entorno no hospitalario mediante la medición de los parámetros hemodinámica en el brazo , en la pierna y en el cerebro .

L'objectiu d'aquest projecte és el desenvolupament d'un nou dispositiu portàtil, compacte i fàcil d'utilitzar que s'adeqüi a les unitats de cures intensives dels hospitals. Amb el desenvolupament de la tecnologia ha augmentat la quantitat de dispositius mèdics als hospitals. Per tant, cal dissenyar i construir dispositius compactes que siguin fàcils de manipular per personal no qualificat. L'aparell que he construït integra dues tècniques basades en els models de difusió òptica que proporcionen paràmetres relacionats amb l'hemodinàmica dels teixits de forma no invasiva. L'objectiu és habilitar nous biomarcadors útils per exemple en el diagnòstic de malalties cerebrals com poden ser les isquèmies. Les tècniques són la Diffuse Correlation Spectroscopy i la Near-infrared Spectroscoy. He muntat tots els elements requerits per implementar les dues tècniques, a més de provar la seva fiabilitat i adaptar els codis de control al nou dispositiu. Finalment he provat el dispositiu en un entorn no hospitalari mitjançant el mesurament dels paràmetres hemodinàmics al braç, a la cama i al cervell.