Laserflekkavbildning vurderer donorhjerter – Physics World

En bildebehandlingsteknikk som opprinnelig ble utviklet for å oppdage hvordan lys spres fra røde blodlegemer, er blitt forbedret av forskere i Frankrike slik at den nå trygt kan avbilde koronar blodsirkulasjon i donorhjerter under ex situ hjerteperfusjon (ESHP), en prosedyre som brukes for hjertekonservering og screening. Den nye teknikken, kjent som laser speckle ortogonal contrast imaging (LSOCI), muliggjør ikke-invasiv høyoppløselig avbildning av alle de perifere blodårene i hjertet i sanntid, og kan gi verdifull informasjon til leger om kvaliteten på et organ som skal transplanteres .

"Slik dynamisk flekkteknologi har eksistert i lang tid," forklarer teamleder Elise Colin fra Paris Saclay University og oppstarten ITAE medisinsk forskning, "men det brukes vanligvis på stasjonære objekter. Vi hadde ingen anelse om vi ville være i stand til å få bilder av blodaktivitet i det hele tatt når vi brukte det på et objekt med betydelig bevegelse, som et bankende hjerte.»

Graftsvikt etter hjertetransplantasjonskirurgi kan oppstå på grunn av abnormiteter i donororganet, for eksempel koronarsykdom. Risikoen for disse abnormitetene øker med alderen eller hos pasienter med allerede eksisterende hjertesykdommer. Nøye screening for slike tilstander er derfor avgjørende for å avgjøre om et organ er kvalifisert for transplantasjon.

De siste årene har ESHP muliggjort vurdering av hjertet utenfor kroppen. Her overvåker leger ytelsen til et donorhjerte etter at det har blitt tilført oksygenrike næringsstoffer via blodårene. Problemet er at koronar angiografi under ESHP (for å screene for koronararteriesykdom) kan skade hjertet. Alternative bildeteknikker for å identifisere unormal blodstrøm i donororganer er derfor nødvendig.

Analyserer flekkbilder

LSOCI-teknikken som brukes i denne studien analyserer flekkbilder, som er et resultat av de mange konstruktive og destruktive interferensene som oppstår når overflaten eller volumet til et objekt belyses med koherent lys som det fra en laser. I disse bildene ser forskere på flekkelkontrastparameteren, som Colin beskriver som en type "uskarphet funksjon". "Dette er desto viktigere når scattererne som produserer signalet er i bevegelse, som tilfellet er med røde blodlegemer, som denne teknikken ble utviklet for," forklarer hun.

Colin og kolleger har nå forbedret LSOCI for å observere små blodårer i hjertet. Den nye metoden, som de beskriver i Tidsskrift for biomedisinsk optikk, er i stand til å analysere blodstrømmen i organet ved hjelp av et spesifikt polarimetrisk filter som favoriserer interaksjonene mellom lysbølger som har gjennomgått mer multippel spredning. Disse interaksjonene skjer vanligvis i dybden i blodårene, noe som betyr at overflatelysspredning undertrykkes. Flekkmønstrene som produseres er derfor hovedsakelig produsert ved multippel spredning av bevegelige røde blodlegemer inne i karene.

Når det gjelder et organ som beveger seg periodisk, som hjertet, må forskere være i stand til å beregne uskarphet-funksjonen uten at den blir påvirket av den generelle bevegelsen til organet. For å gjøre dette utviklet Colin og kollegene en algoritme som tillot dem å velge bildene som har minst bevegelse mellom seg, langs ulike perioder med hjerteslag.

"Det er viktig å forstå at de resulterende bildene ikke inneholder den samme informasjonen som for eksempel et radiometrisk bilde," sier hun Fysikkens verden. "Bildene som produseres er levende bilder av røde blodlegemer, og når hjertet får hjertet til å slutte å slå, er ingen kar synlige i bildet."

Verdifull informasjon for leger

Bildene som er oppnådd representerer vaskulaturen til hjertet på forskjellige tidspunkter, og ved å analysere en sekvens av disse bildene kan teknikken brukes til å visualisere vaskulatur så små som 100 µm i løpet av sekunder. Det kan dermed brukes til å identifisere myokardperfusjonsavvik som indikerer underliggende hjertesykdommer, sier forskerne.

Ultratynn e-tatovering gir kontinuerlig hjerteovervåking

"Denne informasjonen er verdifull for leger slik at de kan vurdere kvaliteten på et organ som skal transplanteres," sier Colin. "Slik informasjon er viktig siden den lar oss vurdere å bruke graft med mindre strenge aldersgrenser, for vi har nå en etterevalueringsmetode for å vurdere helsetilstanden til disse donororganene. En indirekte konsekvens av dette er at det øker antall transplantasjonsmuligheter.»

Colin og kollegene er nå i ferd med å søke patent på en metode for tidskalibrering basert på deres teknikk, men sier at de fortsatt må validere konseptet spesifikt for deres bildeforbedringsmetode. "Når dette er gjort, vil vi kunne sikre at leger har tilgang til et bilde med en kvantifisert medisinsk indeks, noe som betyr at verdiene er sammenlignbare over tid fra ett system til et annet," sier Colin. "Vi ønsker også å fortsette vår forskning på polarisasjonsoptimalisering. Dette vil tillate oss å oppnå den beste kontrasten og bevege oss mot å få tredimensjonal informasjon."

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tilgang her.
• Kjøp og selg aksjer i PRE-IPO-selskaper med PREIPO®. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/laser-speckle-imaging-assesses-donor-hearts/