Progettazione, realizzazione e caratterizzazione di un dispositivo medico per l'imaging funzionale nel vicino infrarosso risolto nel tempo

Questo lavoro di tesi riguarda la progettazione e realizzazione di un nuovo sistema spettroscopico risolto nel tempo nel vicino infrarosso (functional Near Infrared Spectroscopy, fNIRS) con 16 canali di iniezione ed 8 canali di raccolta indipendenti che sarà adibito al monitoraggio funzionale dell’attività cerebrale e muscolare di paziente adulti e neonati. E’ possibile estrapolare, a partire dai coefficienti di assorbimento e scattering del tessuto in analisi e sfruttando la teoria del trasporto radiativo, i valori delle concentrazioni di emoglobina ossigenata e deossigenata. La strumentazione proposta opera nel dominio del tempo consentendo, quindi, di effettuare misure assolute dei parametri emodinamici d’interesse. Lo strumento utilizza nella Sezione di lancio due laser a semiconduttore impulsati operanti in una configurazione space multiplexing, cioè con segnali inviati e raccolti separatamente e sequenzialmente a ciascuna delle lunghezze d’onda impiegate. Tale geometria di misura garantisce il venir meno dei limiti di cross talk tipici della configurazione time multiplexing (segnali alle diverse lunghezze d’onda inniettati nel medesimo punto a tempi diversi). Grazie all’elevato numero di punti di iniezione (16) oltre che alle 8 linee indipendenti di raccolta, lo strumento consente diverse configurazioni di misura, con la possibilità di indagare simultaneamente aree distinte del cervello o del muscolo. Esso consentirà dunque una volta ultimato, di eseguire un’analisi medico/diagnostica su diverse tipologie di pazienti (anche non perfettamente immobili), atta a rilevare patologie quali miopatie e vasculopatie periferiche, disturbi cognitivi e malattie mentali oppure a monitorare procedure di recupero nei casi di riabilitazione funzionale.