Ny billeddannelsesteknologi kan hjælpe med at forudsige hjerteanfald

Forskere har udviklet en ny intravaskulær billeddannelsesteknik, der en dag kan bruges til at opdage koronar plaques, der sandsynligvis vil føre til et hjerteanfald. Hjerteanfald udløses ofte, når en ustabil plak brister og derefter blokerer en større arterie, der transporterer blod og ilt til hjertet.

"Hvis ustabile koronarplakker kunne påvises, før de brister, farmakologiske eller andre behandlinger kunne startes tidligt for at forhindre hjerteanfald og redde liv, "sagde forskerteamleder Seemantini Nadkarni fra Wellman Center for Photomedicine på Massachusetts General Hospital." Vores nye billedteknik repræsenterer et stort skridt i retning af at opnå dette. "

I tidsskriftet The Optical Society (OSA) Biomedicinsk optik Express , forskerne rapporterer en præklinisk demonstration af deres nye intravaskulære laser speckle imaging (ILSI) teknik i en levende dyremodel. De viser, for første gang, at ILSI kan identificere de særskilte mekaniske træk ved plaques, der mest sandsynligt vil briste under fysiologiske betingelser for hjertebevægelse, blodgennemstrømning og vejrtrækning.

"At reducere dødeligheden ved hjerteanfald i den brede befolkning kræver en omfattende screeningsstrategi for at identificere risikopatienter og opdage højrisiko sårbare plaketter, mens de kan behandles, "sagde Nadkarni." Ved at tilvejebringe den unikke evne til at måle mekanisk stabilitet - en kritisk måling ved detektering af ustabile plaques - er ILSI klar til at give en ny tilgang til koronarvurdering. "

Selvom intravaskulære teknologier er blevet udviklet til at evaluere mikrostrukturelle træk ved ustabile plak, nylige undersøgelser har vist, at mekaniske egenskaber, ud over mikrostrukturelle og kompositoriske træk, påvirke plakbrud.

"Måling af plakens mekaniske egenskaber er afgørende for at identificere ustabile plaques med tilbøjelighed til brud og efterfølgende hjerteanfald, "sagde Nadkarni." ILSI giver den unikke evne til at kvantificere et indeks over mekaniske egenskaber for koronar plaques, giver dermed en direkte vurdering af mekanisk stabilitet. "

For at estimere mekaniske egenskaber, ILSI anvender lasermærker, der dannes, når laserlys spredes fra væv. Når det ses med et højhastighedskamera, pletterne svinger i tid på grund af plakens viskoelastiske egenskaber. Dette gør det muligt for forskerne at måle og diskriminere de mekaniske egenskaber ved ustabile plaketter, som har en tendens til at være rig på lipider.

"Til denne nye undersøgelse, vi udviklede et intravaskulært kateter med lille diameter, der indeholder en optisk fiber, der leverer lys til kranspulsåren, "sagde Nadkarni." Vi brugte også et fiberbundt med lille diameter, polarisator og GRIN -linse til at afbilde de reflekterede flekkemønstre på en CMOS -sensor. "

Til præklinisk test, forskerne vurderede deres ILSI -instruments evne til at detektere ustabile plaques i en human koronar til svin xenograft -model. Dette modelsystem anvender menneskelige kranspulsårer, der sys på det bankende hjerte af en bedøvet levende gris. De vurderede de mekaniske egenskaber ved plak inde i arterierne ved at beregne hastigheden, eller tidskonstant, af udsving i intensiteten af ​​plettet mønster og derefter sammenlignet deres resultater med histopatologiske fund.

"Tidskonstanterne på ustabile plaques var signifikant og tydeligt lavere end andre stabile plaques i koronarvæggen, "sagde Nadkarni." Disse resultater demonstrerede den udsøgte diagnostiske følsomhed og specificitet af ILSI til påvisning af humane lipidpoolplakker, der mest sandsynligt ville briste under fysiologiske forhold. "

Forskerne siger, at den nye teknik let kunne integreres med andre intrakoronære teknologier såsom optisk kohærens tomografi eller intravaskulær ultralyd for at kombinere de mekaniske fund fra ILSI med morfologiske oplysninger for at forbedre evalueringen af ​​plakstabilitet.

Forskerne planlægger at fortsætte med at evaluere deres ILSI -instruments evne til hurtig vurdering af koronarvaskulaturen i levende dyr. Når disse prækliniske undersøgelser er færdige, de vil vurdere kateterets sikkerhed til brug hos mennesker og derefter begynde processen med at opnå myndighedsgodkendelse til klinisk brug.