Laserspikkelbeeldvorming beoordeelt donorharten - Physics World

Een beeldvormingstechniek die oorspronkelijk is ontwikkeld om te detecteren hoe licht van rode bloedcellen wordt verstrooid, is door onderzoekers in Frankrijk verbeterd, zodat het nu veilig de coronaire bloedcirculatie in donorharten kan afbeelden tijdens ex situ hartperfusie (ESHP), een procedure die wordt gebruikt voor hartbehoud en screening. De nieuwe techniek, bekend als Laser Speckle Orthogonal Contrast Imaging (LSOCI), maakt niet-invasieve beeldvorming met hoge resolutie van alle perifere bloedvaten van het hart in realtime mogelijk en kan waardevolle informatie opleveren voor artsen over de kwaliteit van een te transplanteren orgaan .

“Dergelijke dynamische spikkeltechnologie bestaat al heel lang”, legt teamleider uit Elise Colin oppompen van Parijse Saclay-universiteit en de opstart ITAE medisch onderzoek, “maar het wordt normaal gesproken toegepast op stationaire objecten. We hadden geen idee of we überhaupt beelden van bloedactiviteit zouden kunnen krijgen als we het zouden toepassen op een object met aanzienlijke beweging, zoals een kloppend hart.”

Transplantaatfalen na een harttransplantatie kan optreden als gevolg van afwijkingen in het donororgaan, zoals coronaire hartziekte. Het risico op deze afwijkingen neemt toe met de leeftijd of bij patiënten met reeds bestaande hartaandoeningen. Zorgvuldige screening op dergelijke aandoeningen is dus essentieel om te bepalen of een orgaan in aanmerking komt voor transplantatie.

In de afgelopen jaren heeft ESHP beoordeling van het hart buiten het lichaam mogelijk gemaakt. Hier controleren artsen de prestaties van een donorhart nadat het via de bloedvaten zuurstofrijke voedingsstoffen heeft gekregen. Het probleem is dat het uitvoeren van coronaire angiografie tijdens ESHP (om te screenen op coronaire hartziekte) het hart kan beschadigen. Er zijn dus alternatieve beeldvormende technieken nodig om abnormale bloedstromingen in donororganen te identificeren.

Speckle-beelden analyseren

De LSOCI-techniek die in deze studie wordt gebruikt, analyseert spikkelbeelden, die het resultaat zijn van de vele constructieve en destructieve interferenties die optreden wanneer het oppervlak of volume van een object wordt verlicht met coherent licht zoals dat van een laser. In deze afbeeldingen kijken onderzoekers naar de spikkelcontrastparameter, die Colin beschrijft als een soort "vervagingsfunctie". "Dit is des te belangrijker wanneer de verstrooiers die het signaal produceren in beweging zijn, zoals het geval is met rode bloedcellen, waarvoor deze techniek is ontwikkeld", legt ze uit.

Colin en collega's hebben LSOCI nu verbeterd om kleine bloedvaten in het hart te observeren. De nieuwe methode, die ze beschrijven in de Tijdschrift voor biomedische optica, is in staat om de bloedstroom in het orgaan te analyseren met behulp van een specifiek polarimetrisch filter dat de interactie tussen lichtgolven bevordert die meervoudige verstrooiing hebben ondergaan. Deze interacties vinden over het algemeen plaats op diepte in de bloedvaten, wat betekent dat lichtverstrooiing aan het oppervlak wordt onderdrukt. De geproduceerde spikkelpatronen worden daarom voornamelijk geproduceerd door meervoudige verstrooiing van bewegende rode bloedcellen in de vaten.

In het geval van een orgaan dat periodiek beweegt, zoals het hart, moeten onderzoekers de vervagingsfunctie kunnen berekenen zonder dat deze wordt beïnvloed door de algehele beweging van het orgaan. Om dit te doen, ontwikkelden Colin en collega's een algoritme waarmee ze de beelden konden selecteren met de minste beweging ertussen, langs verschillende perioden van hartslag.

"Het is belangrijk om te begrijpen dat de resulterende afbeeldingen niet dezelfde informatie bevatten als bijvoorbeeld een radiometrische afbeelding", vertelt ze Natuurkunde wereld. "De geproduceerde beelden zijn bewegende beelden van rode bloedcellen, en wanneer het hart tot stilstand wordt gebracht, zijn er geen vaten zichtbaar in het beeld."

Waardevolle informatie voor artsen

De verkregen beelden vertegenwoordigen de vasculatuur van het hart op verschillende tijdstippen en door een reeks van deze beelden te analyseren, kan de techniek worden gebruikt om vasculatuur zo klein als 100 µm binnen enkele seconden te visualiseren. Het zou dus kunnen worden gebruikt om myocardiale perfusie-afwijkingen te identificeren die indicatief zijn voor onderliggende hartaandoeningen, zeggen de onderzoekers.

Ultradunne e-tattoo zorgt voor continue hartbewaking

"Deze informatie is waardevol voor artsen, zodat ze de kwaliteit van een te transplanteren orgaan kunnen beoordelen", zegt Colin. “Dergelijke informatie is belangrijk omdat het ons in staat stelt om het gebruik van transplantaten met minder strenge leeftijdsgrenzen te overwegen, want we hebben nu een post-evaluatiemethode om de gezondheidstoestand van deze donororganen te beoordelen. Een indirect gevolg hiervan is dat het aantal transplantatiemogelijkheden toeneemt.”

Colin en collega's zijn nu bezig met het indienen van een patent voor een methode van temporele kalibratie op basis van hun techniek, maar zeggen dat ze het concept nog specifiek voor hun beeldverbeteringsmethode moeten valideren. "Als dit eenmaal is gebeurd, kunnen we ervoor zorgen dat artsen toegang hebben tot een afbeelding met een gekwantificeerde medische index, wat betekent dat de waarden in de loop van de tijd van het ene systeem naar het andere vergelijkbaar zijn", zegt Colin. “Ook willen we ons onderzoek naar polarisatie-optimalisatie voortzetten. Dit zou ons in staat stellen om het beste contrast te bereiken en toe te werken naar het verkrijgen van driedimensionale informatie.”

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
• Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/laser-speckle-imaging-assesses-donor-hearts/