“血管内激光散斑成像”为预测心脏病发作提供新方法
2021-03-25 10:25:16 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，日前，美国威尔曼光医学中心的一个研究项目已开发出基于血管内激光散斑成像（ILSI）的解决方案，研究成果发表于Biomedical Optics Express。
美国威尔曼光医学中心（Wellman Center for Photomedicine）新开发的成像技术能够帮助识别最有可能破裂的动脉斑块。
第一代ILSI导管原型
识别冠状动脉斑块的存在是预防心脏病发作的重要一步，但是确定哪些斑块最有可能破裂并进入血流是其中的关键。
目前，用于探查和评估体内斑块物理特性的方法主要包括光学相干断层扫描仪（OCT）和光声雷达，但是测量关键力学因素和粘弹性参数的方法还是迷雾重重。
据麦姆斯咨询报道，日前，美国威尔曼光医学中心的一个研究项目已开发出基于血管内激光散斑成像（ILSI）的解决方案，研究成果以标题“In-vivo mechanical characterization of coronary atherosclerotic plaques in living swine using intravascular laser speckle imaging”发表于Biomedical Optics Express，论文链接为：https://doi.org/10.1364/BOE.418939。
研究进展情况
“测量斑块力学特性对于识别容易破裂以及随后引致心脏病发作的不稳定斑块来说至关重要。”威尔曼光医学中心的Seemantini Nadkarni说道，“ILSI提供了量化冠状动脉斑块力学特性指数的独特能力，从而提供了对其力学稳定性的直接评估。”
早在2005年，威尔曼光医学中心就首次尝试利用激光散斑来研究动脉斑块，探究生物组织内不同区域返回的光子之间的干涉影响，从而在生物组织表面形成颗粒状强度斑纹。
这些时间强度变化可以提供有关斑块固有粘弹性特性的信息，但是要作为一种实际的临床应用技术，必须解决存在心脏运动情况下，将散斑图案传输至图像探测器有关的诸多实际问题。
该研究的另一项关键挑战涉及，光纤束移动过程中光纤间的光泄漏对记录散斑数据准确性的影响。
为此，威尔曼光医学中心设计了一款新仪器来解决这些问题，这是一种“小直径血管内导管，包含可将光传递至冠状动脉壁的光纤”。Nadkarni补充道，“我们还使用了小直径光纤束、偏振镜以及梯度折射率（GRIN）透镜，可将动脉壁反射的散斑图成像到CMOS传感器上。”
这种新设备使用了人类冠状动脉移植到猪的异种移植模型进行测试，在该模型中，人类血管的一部分被“嫁接”到猪的心脏上。
人冠状动脉移植到活体猪心脏的异种移植
“该成果代表了ILSI临床转化进程中新的重大进展。”论文中评论道，“本研究评估了ILSI在体内心脏与呼吸运动生理条件下对人类冠状动脉斑块进行血管内评估的能力。”
基于ILSI的解决方案诊断灵敏度极高
为了评估心脏运动对散斑数据的动态影响，该研究开发了一种方案，能够比较跳动心脏的心电图（EKG）信号和非心电图门控信号触发的图像采集。然后计算出散斑去相关时间常数的参数，可作为照明后即时图像帧中斑块本身固有散斑图案发展变化的测量参数。
结果表明，对于很可能会破裂的坏死核心斑块来说，该参数将显著低于更稳定的斑块。
“不稳定斑块的时间常数明显低于冠状动脉壁其他稳定斑块的时间常数。”Nadkarni表示，“这些结果表明，ILSI对于检测生理条件下最有可能破裂的人类脂质池斑块，具有极高的诊断灵敏度和特异性。”
ILSI平台的一项临床优势是能够轻松地将其与已建立的冠状动脉内技术（如OCT或超声）相整合，将来自ILSI的力学数据与形态学信息相结合，以提升斑块稳定性的评估水平。
该研究下一步将在活体动物上进行进一步的临床前研究，然后评估ILSI导管应用于人类的安全性，作为实现最终临床应用的重要步骤。
该研究显示：“在活体内使用ILSI进行组织力学评估，为冠状动脉和外周动脉的血栓栓塞诊断开辟了新途径，标志着基于散斑力学表征技术的一个重要里程碑。”
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