El monitoreo de la oxigenación cerebral es proceso clave en entornos clínicos como la neurocirugía, los cuidados intensivos y casos de urgencias, ya que ayuda a orientar las intervenciones y a mejorar los resultados en los pacientes.
Ante esta situación, la fotónica desempeña un papel cada vez más importante a la hora de satisfacer esta necesidad, ya que los procedimientos pertenecientes a esta rama, tales como la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS por su nombre en inglés), ofrecen una combinación entre accesibilidad y mediciones fisiológicas significativas.
¿Cómo funciona la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS)?
La espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS) es una técnica de neuroimagen no invasiva que mide la actividad cerebral mediante el uso de luz en el rango del infrarrojo cercano. Esta luz puede penetrar en los tejidos biológicos, proporcionando un vistazo no invasivo hacia los procesos fisiológicos del cerebro.
Uno de sus usos principales es medir los cambios en la concentración de hemoglobina oxigenada y desoxigenada, lo que refleja cambios regionales en la activación neuronal.
Funciona de la siguiente manera:
1.- Se colocan fuentes de luz (LED o diodos láser) y detectores sobre el cuero cabelludo. La luz atraviesa la piel y el hueso del cráneo hasta alcanzar las capas superficiales de la corteza cerebral.
2.- Cuando un área del cerebro se activa (por ejemplo, al realizar una tarea de memoria o movimiento), las neuronas consumen más oxígeno. Para compensar, el cuerpo envía un mayor flujo sanguíneo fresco a esa región.
3.- La sangre oxigenada (oxihemoglobina o HbOâ‚‚) y la sangre desoxigenada (desoxihemoglobina o HbR) absorben la luz infrarroja de manera diferente según su longitud de onda.
4.- Los detectores miden la luz que logra rebotar o atravesar el tejido en una trayectoria en forma de arco. A través de variaciones en la absorción, calculadas mediante principios como la ley de Beer-Lambert modificada, el sistema registra en tiempo real los cambios en los niveles de HbOâ‚‚ y HbR, reflejando qué zonas del cerebro están trabajando.
A pesar de tener muchas ventajas, la fNIRS tiene como limitación principal la atenuación y la dispersión de la señal, ya que, a medida que la luz del infrarrojo atraviesa el cuero cabelludo, el cráneo y el tejido cerebral, esta se absorbe y dispersa de forma difusa, lo que da lugar a una pérdida considerable de la intensidad de la señal.
Por otro lado, factores como el tono de piel, el vello y el movimiento pueden afectar el acoplamiento óptico y la calidad de la señal, y también es necesario gestionar la interferencia de la luz ambiental para garantizar un funcionamiento fiable fuera de entornos controlados.
De esta manera es que el éxito de su implementación no depende únicamente del rendimiento de los componentes individuales, sino de cómo se integran en un sistema médico completo y de cómo se personalizan para satisfacer las necesidades específicas de cada paciente.
Una de las principales fortalezas de la fNIRS es su flexibilidad, ya que, a diferencia de muchas técnicas tradicionales de neuroimagen, puede utilizarse en una amplia variedad de entornos, desde estudios de laboratorio controlados hasta la monitorización a pie de cama.
En entornos clínicos, la fNIRS se utiliza para monitorizar la oxigenación cerebral durante intervenciones quirúrgicas y en cuidados intensivos, lo que podría proporcionar una alerta temprana de un deterioro fisiológico, especialmente en casos como el traumatismo craneoencefálico o la perfusión cerebral comprometida.
Si bien la portabilidad y versatilidad de la fotogénica abren nuevas posibilidades, la obtención de mediciones coherentes y de alta calidad en entornos reales requiere una innovación continua, tanto en el diseño de los sistemas como en el desarrollo de aplicaciones y su progreso dependerá de la colaboración entre investigadores, profesionales clínicos y expertos en el tema.
Referencias
Monger, T. (2026, 2 de octubre). Photonics Brings New Light to Brain Monitoring. Medical product outsourcing. https://www.mpo-mag.com/exclusives/photonics-brings-new-light-to-brain-monitoring/
