Estudio de sensibilidad a la luz NIR en una cabeza humana con lesiones mediante simulaciones de Monte Carlo

VERA, DEMIÁN A.; GARCÍA, HÉCTOR A; WAKS SERRA, MARÍA V; BAEZ, GUIDO R.; IRIARTE, DANIELA I; POMARICO, JUAN A

Córdoba

Congreso; RNF AFA 2021; 2021

Resumen: Diversas afecciones clínicas, entre las que se encuentran los accidentes cerebrovasculares (CVAs) hemorrágicos y los traumatismos craneoencefálicos (TBIs)pueden ocasionar hematomas o edemas en el tejido cerebral. Si estas lesiones internas no son tratadas adecuadamente, pueden producir enfermedades a largo plazo e incluso lamuerte. Hoy en día el método preferido de diagnóstico temprano de lesiones traumáticas cerebrales es la Tomografía Computada (TC); sin embargo esta práctica es, en general,costosa e inviable para el monitoreo continuo de las lesiones.Por otro lado, existen dispositivos basados en el uso de espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIRS) que proveen una opción barata, fácilmente manipulable y transportable, y quepermiten identificar y monitorear la evolución de este tipo de lesiones. Sin embargo, es crucial contar con modelos precisos de propagación de luz infrarroja a través de la cabezahumana para interpretar correctamente y mejorar las señales de salida de tales dispositivos. En este trabajo se presentan simulaciones de Monte Carlo (MC) de propagación de luzinfrarroja en un modelo de cabeza humana adulta extraída de una resonancia magnética (MRI), con el objetivo de obtener un conjunto de factores de sensibilidad que den cuenta dela presencia y gravedad del tipo de lesiones aquí estudiado. En el presente estudio son consideradas cinco capas en el modelo: cuero cabelludo, cráneo, líquido cefalorraquídeo(CSF), materia gris y materia blanca. Las lesiones se extienden desde el contorno exterior de la materia gris hacia adentro hasta la materia blanca; los parámetros a variar, ademásdel tipo de lesión (hematoma o edema) son la distancia entre fuente y detectores de luz, y el propio volumen de la lesión. Los hematomas son medios con gran presencia dehemoglobina, por lo que la luz NIR es fuertemente absorbida al atravesarlos. En cambio, los edemas, de conformación acuosa, presentan baja absorción de luz NIR y muy baja onula difusividad. Dada la geometría irregular de la cabeza y, sobre todo, los diferentes espesores del cráneo, lo que afecta considerablemente la llegada de luz a la corteza cerebral,dos zonas de la cabeza son tenidas en cuenta: el área frontal (FA) y el área parietal izquierda (LPA). La primera de ellas presenta un espesor craneal bastante mayor que la segunda,y ambas pueden ser afectadas por accidentes de diverso origen. Los resultados sugieren que la sensibilidad a lesiones en la LPA es mayor que la correspondiente en la FA.