New laser speckle methods for in vivo blood flow imaging and monitoring

• Autores: Claudia Patricia Valdes Escobar
• Directores de la Tesis: Anabela Da Silva (dir. tes.), Turgut Durduran (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2014
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Fabrice Wallois (presid.), Melike Lakadamyali (secret.), Angels Sierra Jiménez (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Óptica
      • Láseres
      • Espectroscopia
  • Ciencias de la vida
    • Biofísica
      • Bioóptica
      • Física médica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • El flujo sanguíneo y su regulación, así como la hemodinámica en general, son parámetros importantes para determinar el estado de salud de los tejidos; por esto, su medición tiene numerosas aplicaciones en los ámbitos clínico y de investigación. Varias técnicas ópticas resultan atractivas para la medición del flujo sanguíneo dado su carácter no invasivo o mínimamente invasivo, continuo y relativamente económico. Durante mi trabajo doctoral he contribuido a la monitorización del flujo sanguíneo, en modelos de experimentación animal, con la construcción de un dispositivo multimodo, basado en la flujometría de speckle láser (laser speckle flowmetry, LSF) y las señales ópticas intrínsicas (optical intrinsic signals, OIS), capaz de medir flujo sanguíneo de la microvasculatura superficial en el cerebro, oxigenación sanguínea y volumen sanguíneo en investigación traslacional. Este dispositivo fue aplicado en modelos animales de infarto cerebral; sin embargo, es flexible y puede ser modificado y utilizado para otros propósitos. Así pues, he desarrollado nuevos métodos experimentales y protocolos de procesamiento de imágenes que nos permitieron llevar a cabo estudios longitudinales, donde los animales pueden ser removidos del dispositivo en repetidas ocasiones. Adicionalmente, este dispositivo fue utilizado como herramienta en un estudio multidisciplinario para entender el papel de la proteína lectina de unión a la manosa (MBL) en las lesiones por isquemia-reperfusión después de un infarto cerebral en modelos animales. Este estudio, dio origen a la mayor contribución de este trabajo, siendo esta el desarrollo de la espectroscopía y tomografía óptica de contraste de speckle; una novedosa técnica óptica, no invasiva para medición de flujo sanguíneo profundo que allana el camino para la obtención de imágenes tridimensionales de flujo sanguíneo más profundo. Este nuevo método, se desarrolló primero desde una perspectiva teórica, y posteriormente se validó en phantoms de tejido biológico, demostrando su factibilidad en mediciones realizadas en el músculo del antebrazo de un paciente. En general, estas contribuciones permitirán el desarrollo de métodos tomográficos, no invasivos y rentables para la medición de flujo sanguíneo, extensibles incluso a seres humanos.