美國威爾曼光醫(yī)學中心（Wellman Center for Photomedicine）新開發(fā)的成像技術(shù)能夠幫助識別最有可能破裂的動脈斑塊。

第一代ILSI導管原型

識別冠狀動脈斑塊的存在是預防心臟病發(fā)作的重要一步，但是確定哪些斑塊最有可能破裂并進入血流是其中的關鍵。

目前，用于探查和評估體內(nèi)斑塊物理特性的方法主要包括光學相干斷層掃描儀（OCT）和光聲雷達，但是測量關鍵力學因素和粘彈性參數(shù)的方法還是迷霧重重。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，日前，美國威爾曼光醫(yī)學中心的一個研究項目已開發(fā)出基于血管內(nèi)激光散斑成像（ILSI）的解決方案，研究成果以標題“In-vivo mechanical characterization of coronary atherosclerotic plaques in living swine using intravascular laser speckle imaging”發(fā)表于Biomedical Optics Express，論文鏈接為：https://doi.org/10.1364/BOE.418939。

研究進展情況

“測量斑塊力學特性對于識別容易破裂以及隨后引致心臟病發(fā)作的不穩(wěn)定斑塊來說至關重要。”威爾曼光醫(yī)學中心的Seemantini Nadkarni說道，“ILSI提供了量化冠狀動脈斑塊力學特性指數(shù)的獨特能力，從而提供了對其力學穩(wěn)定性的直接評估。”

早在2005年，威爾曼光醫(yī)學中心就首次嘗試利用激光散斑來研究動脈斑塊，探究生物組織內(nèi)不同區(qū)域返回的光子之間的干涉影響，從而在生物組織表面形成顆粒狀強度斑紋。

這些時間強度變化可以提供有關斑塊固有粘彈性特性的信息，但是要作為一種實際的臨床應用技術(shù)，必須解決存在心臟運動情況下，將散斑圖案傳輸至圖像探測器有關的諸多實際問題。

該研究的另一項關鍵挑戰(zhàn)涉及，光纖束移動過程中光纖間的光泄漏對記錄散斑數(shù)據(jù)準確性的影響。

為此，威爾曼光醫(yī)學中心設計了一款新儀器來解決這些問題，這是一種“小直徑血管內(nèi)導管，包含可將光傳遞至冠狀動脈壁的光纖”。Nadkarni補充道，“我們還使用了小直徑光纖束、偏振鏡以及梯度折射率（GRIN）透鏡，可將動脈壁反射的散斑圖成像到CMOS傳感器上。”

這種新設備使用了人類冠狀動脈移植到豬的異種移植模型進行測試，在該模型中，人類血管的一部分被“嫁接”到豬的心臟上。

人冠狀動脈移植到活體豬心臟的異種移植

“該成果代表了ILSI臨床轉(zhuǎn)化進程中新的重大進展。”論文中評論道，“本研究評估了ILSI在體內(nèi)心臟與呼吸運動生理條件下對人類冠狀動脈斑塊進行血管內(nèi)評估的能力。”

基于ILSI的解決方案診斷靈敏度極高

為了評估心臟運動對散斑數(shù)據(jù)的動態(tài)影響，該研究開發(fā)了一種方案，能夠比較跳動心臟的心電圖（EKG）信號和非心電圖門控信號觸發(fā)的圖像采集。然后計算出散斑去相關時間常數(shù)的參數(shù)，可作為照明后即時圖像幀中斑塊本身固有散斑圖案發(fā)展變化的測量參數(shù)。

結(jié)果表明，對于很可能會破裂的壞死核心斑塊來說，該參數(shù)將顯著低于更穩(wěn)定的斑塊。

“不穩(wěn)定斑塊的時間常數(shù)明顯低于冠狀動脈壁其他穩(wěn)定斑塊的時間常數(shù)。”Nadkarni表示，“這些結(jié)果表明，ILSI對于檢測生理條件下最有可能破裂的人類脂質(zhì)池斑塊，具有極高的診斷靈敏度和特異性。”

ILSI平臺的一項臨床優(yōu)勢是能夠輕松地將其與已建立的冠狀動脈內(nèi)技術(shù)（如OCT或超聲）相整合，將來自ILSI的力學數(shù)據(jù)與形態(tài)學信息相結(jié)合，以提升斑塊穩(wěn)定性的評估水平。

該研究下一步將在活體動物上進行進一步的臨床前研究，然后評估ILSI導管應用于人類的安全性，作為實現(xiàn)最終臨床應用的重要步驟。

該研究顯示：“在活體內(nèi)使用ILSI進行組織力學評估，為冠狀動脈和外周動脈的血栓栓塞診斷開辟了新途徑，標志著基于散斑力學表征技術(shù)的一個重要里程碑。”

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