Η απεικόνιση κηλίδων με λέιζερ αξιολογεί τις καρδιές των δωρητών – Physics World

Μια τεχνική απεικόνισης που αναπτύχθηκε αρχικά για την ανίχνευση του τρόπου με τον οποίο το φως διασκορπίζεται από τα ερυθρά αιμοσφαίρια έχει βελτιωθεί από ερευνητές στη Γαλλία, ώστε να μπορεί πλέον να απεικονίζει με ασφάλεια τη στεφανιαία κυκλοφορία του αίματος στις καρδιές των δωρητών κατά τη διάρκεια της ex situ καρδιακής διάχυσης (ESHP), μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη διατήρηση της καρδιάς και διαλογή. Η νέα τεχνική, γνωστή ως laser speckle orthogonal contrast imaging (LSOCI), επιτρέπει τη μη επεμβατική απεικόνιση υψηλής ανάλυσης όλων των περιφερικών αιμοφόρων αγγείων της καρδιάς σε πραγματικό χρόνο και θα μπορούσε να παρέχει πολύτιμες πληροφορίες στους γιατρούς σχετικά με την ποιότητα ενός οργάνου που πρόκειται να μεταμοσχευθεί. .

«Τέτοια δυναμική τεχνολογία speckle υπάρχει εδώ και πολύ καιρό», εξηγεί ο επικεφαλής της ομάδας Ελίζ Κόλιν από Πανεπιστήμιο Paris Saclay και την εκκίνηση Ιατρική Έρευνα ITAE, «αλλά συνήθως εφαρμόζεται σε ακίνητα αντικείμενα. Δεν είχαμε ιδέα αν θα μπορούσαμε να λάβουμε καθόλου εικόνες της δραστηριότητας του αίματος όταν το εφαρμόζαμε σε ένα αντικείμενο με σημαντική κίνηση, όπως μια καρδιά που χτυπά».

Η αποτυχία του μοσχεύματος μετά από χειρουργική επέμβαση μεταμόσχευσης καρδιάς μπορεί να προκληθεί λόγω ανωμαλιών στο όργανο του δότη, όπως η στεφανιαία νόσος. Ο κίνδυνος αυτών των ανωμαλιών αυξάνεται με την ηλικία ή σε ασθενείς με προϋπάρχουσες καρδιακές παθήσεις. Επομένως, ο προσεκτικός έλεγχος για τέτοιες καταστάσεις είναι ζωτικής σημασίας για να καθοριστεί εάν ένα όργανο είναι κατάλληλο για μεταμόσχευση.

Τα τελευταία χρόνια, το ESHP επέτρεψε την αξιολόγηση της καρδιάς έξω από το σώμα. Εδώ, οι γιατροί παρακολουθούν την απόδοση μιας καρδιάς-δότη αφού της έχουν προμηθευτεί οξυγονωμένα θρεπτικά συστατικά μέσω των αιμοφόρων αγγείων της. Το πρόβλημα είναι ότι η διεξαγωγή στεφανιογραφίας κατά τη διάρκεια του ESHP (για τον έλεγχο για στεφανιαία νόσο) μπορεί να βλάψει την καρδιά. Απαιτούνται επομένως εναλλακτικές τεχνικές απεικόνισης για τον εντοπισμό της μη φυσιολογικής ροής αίματος στα όργανα δότες.

Ανάλυση εικόνων με κηλίδες

Η τεχνική LSOCI που χρησιμοποιείται σε αυτή τη μελέτη αναλύει εικόνες κηλίδων, οι οποίες προκύπτουν από τις πολλές εποικοδομητικές και καταστροφικές παρεμβολές που συμβαίνουν όταν η επιφάνεια ή ο όγκος ενός αντικειμένου φωτίζεται με συνεκτικό φως όπως αυτό από ένα λέιζερ. Σε αυτές τις εικόνες, οι ερευνητές εξετάζουν την παράμετρο αντίθεσης κηλίδων, την οποία ο Colin περιγράφει ως έναν τύπο «συνάρτησης θολώματος». «Αυτό είναι ακόμη πιο σημαντικό όταν οι σκεδαστές που παράγουν το σήμα βρίσκονται σε κίνηση, όπως είναι η περίπτωση των ερυθρών αιμοσφαιρίων, για τα οποία αναπτύχθηκε αυτή η τεχνική», εξηγεί.

Ο Colin και οι συνεργάτες του έχουν τώρα βελτιώσει το LSOCI για να παρατηρούν μικρά αιμοφόρα αγγεία στην καρδιά. Η νέα μέθοδος, την οποία αναλύουν στο Journal of Biomedical Optics, είναι σε θέση να αναλύσει τη ροή του αίματος στο όργανο χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο πολωσιμετρικό φίλτρο που ευνοεί τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των κυμάτων φωτός που έχουν υποστεί πιο πολλαπλή σκέδαση. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις γενικά συμβαίνουν σε βάθος στα αιμοφόρα αγγεία, που σημαίνει ότι η σκέδαση του επιφανειακού φωτός καταστέλλεται. Τα μοτίβα κηλίδων που παράγονται επομένως παράγονται κυρίως από πολλαπλή σκέδαση κινούμενων ερυθρών αιμοσφαιρίων μέσα στα αγγεία.

Στην περίπτωση ενός οργάνου που κινείται περιοδικά, όπως η καρδιά, οι ερευνητές πρέπει να είναι σε θέση να υπολογίσουν τη λειτουργία θαμπώματος χωρίς να επηρεάζεται από τη συνολική κίνηση του οργάνου. Για να γίνει αυτό, ο Colin και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο που τους επέτρεψε να επιλέξουν τις εικόνες που έχουν τη λιγότερη κίνηση μεταξύ τους, κατά μήκος διαφορετικών περιόδων καρδιακού παλμού.

«Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι οι εικόνες που προκύπτουν δεν περιέχουν τις ίδιες πληροφορίες με μια ραδιομετρική εικόνα, για παράδειγμα», λέει. Κόσμος Φυσικής. «Οι εικόνες που παράγονται είναι κινούμενες εικόνες ερυθρών αιμοσφαιρίων και όταν η καρδιά αναγκάζεται να σταματήσει να χτυπά, δεν φαίνονται αγγεία στην εικόνα».

Πολύτιμες πληροφορίες για τους γιατρούς

Οι εικόνες που λαμβάνονται αντιπροσωπεύουν το αγγειακό σύστημα της καρδιάς σε διαφορετικά χρονικά σημεία και αναλύοντας μια ακολουθία αυτών των εικόνων, η τεχνική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να απεικονίσει αγγεία τόσο μικρά όσο 100 μm σε λίγα δευτερόλεπτα. Θα μπορούσε έτσι να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό ανωμαλιών αιμάτωσης του μυοκαρδίου ενδεικτικές υποκείμενων καρδιακών παθήσεων, λένε οι ερευνητές.

Το Ultrathin e-tattoo παρέχει συνεχή παρακολούθηση της καρδιάς

«Αυτές οι πληροφορίες είναι πολύτιμες για τους γιατρούς, ώστε να μπορούν να αξιολογήσουν την ποιότητα ενός οργάνου που πρόκειται να μεταμοσχευθεί», λέει ο Colin. «Τέτοιες πληροφορίες είναι σημαντικές, καθώς μας επιτρέπουν να εξετάσουμε το ενδεχόμενο χρήσης μοσχευμάτων με λιγότερο αυστηρά όρια ηλικίας, γιατί τώρα έχουμε μια μέθοδο μετά την αξιολόγηση για την αξιολόγηση της κατάστασης της υγείας αυτών των οργάνων δωρητών. Μια έμμεση συνέπεια αυτού είναι ότι αυξάνει τον αριθμό των δυνατοτήτων μεταμόσχευσης».

Ο Colin και οι συνεργάτες του βρίσκονται τώρα στη διαδικασία υποβολής διπλώματος ευρεσιτεχνίας για μια μέθοδο προσωρινής βαθμονόμησης με βάση την τεχνική τους, αλλά λένε ότι πρέπει ακόμα να επικυρώσουν την ιδέα ειδικά για τη μέθοδο βελτίωσης εικόνας τους. «Μόλις γίνει αυτό, θα είμαστε σε θέση να διασφαλίσουμε ότι οι γιατροί έχουν πρόσβαση σε μια εικόνα με ποσοτικοποιημένο ιατρικό δείκτη, που σημαίνει ότι οι τιμές είναι συγκρίσιμες με την πάροδο του χρόνου από το ένα σύστημα στο άλλο», λέει ο Colin. «Θα θέλαμε επίσης να συνεχίσουμε την έρευνά μας για τη βελτιστοποίηση της πόλωσης. Αυτό θα μας επέτρεπε να επιτύχουμε την καλύτερη αντίθεση και να προχωρήσουμε προς τη λήψη τρισδιάστατων πληροφοριών.»

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
• Αγορά και πώληση μετοχών σε εταιρείες PRE-IPO με το PREIPO®. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/laser-speckle-imaging-assesses-donor-hearts/