في الجسم الحي الأدنى الإسفار التصوير بالأشعة تحت الحمراء داخل الأوعية (NIRF) الجزيئية من البلاك التهابية ، وهو النهج المتعدد الوسائط إلى التصوير من تصلب الشرايين
August 4th, 2011
نحن التفصيل جديد بالقرب من الأشعة تحت الحمراء مضان (NIRF) قسطرة للتصوير 2 الأبعاد الجزيئية داخل الأوعية البيولوجيا البلاك في الجسم الحي. يمكن للقسطرة NIRF تصور العمليات البيولوجية الرئيسية مثل الالتهاب من خلال الإبلاغ عن وجود لوحة ، متعطشا fluorochromes NIR activatable وهادفة. القسطرة يستخدم السريرية الهندسية ومتطلبات السلطة ، واستهداف للتطبيق في الشرايين التاجية البشرية. الدراسة البحثية التالية توضح استراتيجية التصوير المتعدد الوسائط التي تستخدم رواية في الجسم الحي قسطرة NIRF داخل الأوعية الدموية لتحدي
في هذا الإجراء ، يتم استخدام قسطرة مضان قريبة جديدة من الأشعة تحت الحمراء أو قسطرة NIRF لتصوير بيولوجيا الأوعية الدموية داخل الشرايين ثنائية الأبعاد ومراقبة العمليات البيولوجية بما في ذلك تصلب الشرايين والالتهاب وتكوين الأوعية. أولا ، يتم إنشاء نموذج تجريبي لتصلب الشرايين في الشريان الأورطي والحرقفي للأرنب الأبيض النيوزيلندي بعد ذلك في التوقيت المناسب. يتم حقن مستشعر NIRF Activat Nanosensor لتسمية البلاك الملتهب.
بعد 24 ساعة ، تصوير الأوعية الشرياني المسجل ، والموجات فوق الصوتية داخل الأوعية الدموية ، وفي الجسم الحي وخارج الجسم الحي داخل الأوعية الدموية بالقرب من مضان الأشعة تحت الحمراء. مطلوب صور أرنب ، روما. ثم يتم تشريح الشرايين الأورطي والحرقفي لإجراء تصوير انعكاس مضان خارج الجسم الحي ، والتحليل الكيميائي المناعي للبلاك الملتهب.
تظهر النتائج النهائية إشارات قابلة للقياس الكمي ترتبط بلويحات تصلب الشرايين الالتهابية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال التصوير الجزيئي ، مثل في الجسم الحي ، أو الكشف في الوقت الفعلي عن الالتهاب واللويحات ، أو العلامات الرئيسية للويحات الضعيفة ، أو سلائف احتشاء عضلة القلب الحاد. تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية إلى علاج تصلب الشرايين لأنها يمكن أن تسمح بالكشف عن الالتهاب في الوقت الفعلي في الجسم الحي ، والذي يمكن أن يترجم إلى علاجات محددة ومحددة للمريض تقلل الالتهاب في منطقة الإنسان.
تصلب الشرايين التاجية البشري هو مفتاح للوقاية من احتشاء عضلة القلب الحاد المخيف. على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لتصلب الشرايين التاجية ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على أنظمة أخرى بما في ذلك أمراض الأوعية الدموية الطرفية ، على سبيل المثال ، لتوصيف الآفات في الشريان الأورطي السباتي أو الشرايين الحرقفية أو الفخذية ، وهي المذنبين لأمراض الأوعية الدموية الطرفية. بعد تعرية ما بعد البالون وإنشاء نموذج تصلب الشرايين ، يتم الحفاظ على على نظام غذائي يحتوي على نسبة 1٪ من الكوليسترول لمدة أربعة أسابيع ، وفي الأسبوع الخامس ، يتم نقل إلى نظام غذائي يحتوي على نسبة 0.3٪ من الكوليسترول.
بعد ثمانية أسابيع من إصابة البالون و 24 ساعة قبل التصوير ، يتم حقن الأرنب عن طريق الوريد عبر وريد الأذن من أجل تسمية اللويحات الملتهبة النشطة باستخدام جهاز الاستشعار النانوي القابل للحقن pro Sense 750 VM 110 بمجرد مرور 24 ساعة. يتم تحضير للجراحة عن طريق حلق المنطقة الجراحية ثم تطهيرها جيدا باستخدام 10٪ من اليود بوفيدون ثم يتم تخديرها ويتم الحصول على محور الشرايين بواسطة الشريان السباتي المشترك الأيمن. من أجل تصوير الأنسجة بسهولة ، يتم إعطاء الهيبارين داخل الشرايين والحصول على تصوير الأوعية الأساسية.
يتم تحميل قسطرة IVUS على سلك توجيه شريان تاجي سريري مقاس 0.014 بوصة ويتم إدخالها في الغمد باستخدام التوجيه بالمنظار الفلوري. يتم وضع طرف حزمة الراديو للسلك بشكل بعيد في الشريان الحرقفي الأيمن. يبدأ التراجع بمقدار 100 ملم يمتد على التشعب الحرقفي AOR إلى الشرايين الكلوية ويتم تسجيل الصور.
يتم الحصول على إعادة بناء طولية للوعاء وتحديد البلاك اللمعي. ثم يتم استخدام تراجع 100 ملم لتغطية طول الشريان الأورطي بالكامل. يتم إنشاء عمليات إعادة البناء الطولية من السلسلة للصور المحورية ثنائية الأبعاد باستخدام برنامج برمجة MATLAB.
يتم تحميل قسطرة NIRF على السلك. يتم إدخال القسطرة بعناية في الغمد ويتم وضع رأس التصوير بعيدا في الشريان الحرقفي الأيسر أثناء إجراء عمليات سحب تلقائية متعددة لقسطرة NIRF. لوحظت إشارات الفلورسنت داخل مناطق تصلب الشرايين.
يتم تسجيل هذه الصور ومعالجتها بشكل أكبر باستخدام برنامج MATLAB ، والقياس المناسب والنوافذ بناء على نطاق الإشارة المحققة. ثم يتم القتل الرحيم للحيوان وعزل أنسجة الشريان الأورطي خارج الجسم الحي. يتم تحديد الشريان الأورطي تصلب الشرايين والشرايين الحرقفية وتشريحها خالية من الأنسجة المحيطة.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم أيضا الحصول على قطع صغيرة من الكبد والكلى والطحال والقلب بحجم سنتيمترين. بمجرد عزلها ، يتم حشو الشجرة الشريانية بمحلول ملحي طبيعي حتى يصبح كهف الوريد السفلي خاليا من الدم. بمجرد اكتمال Exvivo NIRF ، يتم وضع الأنسجة الحرقفية AOR المقطعة في 10 إلى 20 سم مكعب من المحلول الملحي العادي ونقلها لتصوير الانعكاس الفلوري أو تحليل FRI.
يتم استطالة الأوعية الشريان الأورطي والحرقفي إلى أطوال تقريبية في الوقت الفعلي ويتم الحصول على الصور بأطوال موجية متعددة باستخدام نظام تصوير انعكاس مضان متاح تجاريا ومجهز بمرشحات متعددة القنوات ، ويتم استخدام سلسلة من أوقات التعرض لكل طول موجي ويتم الحصول عليها. يتم تصدير الصور كملفات DICOM لمزيد من التحليلات كعناصر تحكم إيجابية وسلبية. يتم تصوير أعضاء معينة مثل الكبد والطحال والكلى والقلب في قنوات مماثلة وأوقات التعرض.
لوحظت أي مناطق ذات إشارة فلورية متزايدة في قناة الأشعة تحت الحمراء القريبة في الشرايين تصلب الشرايين. ترتبط الإشارة المتزايدة بمناطق زيادة البلاك وإشارة الكاثيبسين B والبلاعم البلاك ، وهي علامات الالتهاب التي تحدد اللويحات الضعيفة عالية الخطورة. يتم تحديد مناطق الأنسجة الطبيعية غير المصابة مثل الشريان الحرقفي الأيسر ومناطق البلاك ، ويتم تضمين حلقات صغيرة من الأنسجة من خمسة إلى 10 ملليمترات في درجة حرارة القطع المثلى أو وسائط OCT لحين الحاجة.
بالنسبة للتقطيع ، يتم تخزين الكتل عند 80 درجة مئوية تحت الصفر باستخدام التقنيات القياسية للتقسيم والتحليل الكيميائي المناعي. يتم إجراء تلطيخ الهيماتين واليوزين وتلوين ذاكرة الوصول العشوائي 11. تستخدم ملفات DICOM لمعالجة بيانات التصوير من NIRF و FRE ، والتي يتم التقاطها في الأشعة تحت الحمراء القريبة.
تتم معالجة قناة 750 نانومتر وعمليات التراجع باستخدام برنامج MATLAB و OIC على التوالي. يتم تحقيق النوافذ المناسبة لعرض مجموعة كاملة من شدة الإشارة. يتم تصدير الصور النهائية كملفات TIFF.
يتم استيراد الملفات إلى تحليل الصور القياسي. تتم محاذاة البرامج والصور بناء على النقاط المرجعية مثل الفقرات والتشعب الحرقفي والشريان الكلوي. في تصوير الأوعية الدموية ، يتم تحديد مناطق الأوعية الدموية الطبيعية واللويحات.
يتم تتبع المناطق ذات الأهمية أو عائد الاستثمار يدويا للأنسجة الطبيعية ومناطق البلاك لتوجيه التتبع المناسب. يتم استخدام صورة IVUS الطولية للوعاء ويمكن التعرف بسهولة على الوعاء الطبيعي واللويحات. يتم الحصول على متوسط شدة الإشارة باستخدام MATLAB و oix على التوالي لكل من صور FRI و NIRF.
أخيرا ، يتم حساب نسب الخلفية المستهدفة أو TBR لمناطق البلاك. لحساب TBR ، يتم تقسيم متوسط إشارة عائد الاستثمار لمنطقة البلاك على إشارة عائد الاستثمار لضوضاء الخلفية. عند الانتهاء من البروتوكول أعلاه ، يمكننا تحديد وتوصيف مناطق الكاسين المعزز أو نشاط البروتياز الجزيئي الالتهابي في لوحة التهابية داخل حقن الشريان الأورطي والأوعية الحرقفية لجهاز استشعار نانوي أكيتيلات.
يسمح لنا الجهاز الظاهري 110 للاستشعار الاحترافي بتحديد اللوحة النشطة المحللة للبروتين. تظهر هذه المناطق كمناطق ساطعة أو إشارة مكثفة عند تصويرها باستخدام FRI في قناة الأشعة تحت الحمراء القريبة. ترتبط تراجعات NIRF بزيادة شدة الإشارة بواسطة FRI والمحاذاة مع IVUS ، والتي تسمح بالتسجيل التشريحي لإشارات NIRF المحسوبة TBRS التي تم الحصول عليها من FRI و NIRF مع تحليل كيميائي مناعي مماثل للبلاك الساطع يؤكد الوجود المكثف لنشاط RAM 11 في مناطق البلاك بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في حوالي ساعتين إلى أربع ساعات إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.
أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر توخي الحذر في بيانات النوافذ والتصوير المتسقة والمحاذاة المناسبة مع تصوير الأوعية. تعد الموجات فوق الصوتية داخل الأوعية الدموية و FRI أمرا بالغ الأهمية لتصحيح تفسير البيانات بعد تطويرها. مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال التصوير الجزيئي لاستكشاف تصلب الشرايين في الأوعية التاجية المتوافقة مع البشر.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام استراتيجية التصوير متعدد الوسائط التي تستخدم هذه الرواية في الجسم الحي قسطرة العصب داخل الأوعية الدموية لتصوير وقياس اللويحات الالتهابية في تصلب الشرايين السريع. لا تنس أن العمل مع الأدوات الجراحية وسوائل الجسم ، مثل الدم ، يمكن أن يكون خطيرا ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل التقنيات الجراحية الدقيقة ومواد السلامة الشخصية مثل القفازات والأقنعة أثناء إجراء هذا الإجراء.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة قسطرًا جديدًا مضيئًا بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRF) مصممًا لتصوير الجزيئات داخل الأوعية الدموية ثنائي الأبعاد لبيولوجيا اللويحة في الجسم الحي. يمكّن القسطرة من تصور العمليات البيولوجية الرئيسية، مثل الالتهاب، عن طريق الكشف عن الفلوروكرومات المستهدفة القابلة للتنشيط بـ NIR.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- التصوير داخل الأوعية الدموية
- بيولوجيا القلب والأوعية الدموية
- تقنيات التصوير المضيء
الخلفية
- تصلب الشرايين هو مصدر قلق صحي كبير يتميز بتراكم اللويحات في الشرايين.
- قد لا تتمكن تقنيات التصوير الحالية من تصور العمليات الالتهابية داخل اللويحات بشكل فعال.
- تقدم الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء القريبة نهجًا واعدًا للتصوير في الوقت الحقيقي للعمليات البيولوجية.
- تستخدم هذه الدراسة نموذجًا للأرانب لدراسة قدرات قسطرة NIRF.
غرض الدراسة
- تطوير والتحقق من صحة قسطرة NIRF جديدة لتصوير بيولوجيا اللويحة.
- لتقييم قدرة القسطرة على تصور الالتهاب في اللويحات تصلب الشرايين.
- لوضع إستراتيجية تصوير متعددة الوسائط لتحسين تصور بيولوجيا الأوعية الدموية.
الطرق المستخدمة
- إنشاء نموذج تجريبي لتصلب الشرايين في الأرانب البيضاء النيوزيلندية.
- حقن مستشعر نانو فعّال بـ NIRF لتمييز اللويحات الملتهبة.
- استخدام التصوير الوعائي المسجل والموجات فوق الصوتية داخل الأوعية الدموية.
- التصوير عاكس الإضاءة بالفلورسنت ex vivo والتحليل المناعي النسيجي للأوعية الدموية المنزوعة.
النتائج الرئيسية
- نجح قسطرة NIRF في تصور اللويحات الالتهابية في الجسم الحي.
- تم تحقيق التصوير الكمي لبيولوجيا اللويحة باستخدام تقنيات متعددة الوسائط.
- أظهرت النتائج إمكانية تطبيق القسطرة سريريًا في الشرايين التاجية البشرية.
- تدعم النتائج تطوير استراتيجيات التصوير المستهدفة لأمراض القلب والأوعية الدموية.
الاستنتاجات
- يمثل قسطرة NIRF تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا التصوير داخل الأوعية الدموية.
- يوفر أداة قيّمة لدراسة بيولوجيا اللويحة والالتهاب.
- قد تعزز التطبيقات المستقبلية من قدرات التشخيص في طب القلب والأوعية الدموية.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
High-resolution intravascular NIRF molecular imaging enables direct, quantitative visualization of inflammatory plaque biology in vivo, addressing a critical gap in atherosclerosis research and translational cardiovascular drug discovery. This multimodal approach enhances predictive confidence in target engagement and disease mechanism validation, supporting risk-adjusted portfolio decisions at the discovery and preclinical interface. Integration with established imaging modalities positions this technology as a reusable platform for mechanistic de-risking and translational biomarker development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of inflammatory protease activity within atheromatous plaques in vivo.
- Supports functional validation of macrophage-driven disease mechanisms relevant to acute myocardial infarction risk.
- Facilitates mechanistic de-risking by quantifying proteolytic activity and spatially mapping vulnerable plaque regions.
- Improves predictive confidence for target selection and prioritization in cardiovascular portfolios.
Screening & Assay Development
- Provides a validated biological system for evaluating probe specificity and sensitivity in live vascular tissue.
- Enables standardization of quantitative NIRF signal outputs for cross-study comparability.
- Supports reproducible, scalable imaging workflows for compound or probe screening in preclinical models.
- Facilitates downstream integration with ex vivo and histological analyses for comprehensive assay development.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging readouts with translational biomarkers of inflammation and plaque vulnerability.
- Enables continuity from discovery-stage mechanistic studies to preclinical validation in human-sized arteries.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by correlating imaging signals with histopathological endpoints.
- Provides a platform for evaluating therapeutic modulation of inflammatory pathways in vivo.
Pipeline & Workflow Integration
This intravascular NIRF imaging method bridges early discovery, lead identification, and preclinical validation by enabling real-time, quantitative assessment of inflammatory plaque biology in live animal models.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of protease-driven inflammation and target engagement in atherosclerosis.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible NIRF signal outputs for probe and compound evaluation.
- Analytics: Provides robust measurements of target-to-background ratios and spatial mapping of disease-relevant activity.
- Translational Research: Aligns imaging outputs with histological and immunohistochemical biomarkers for preclinical continuity.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, multimodal imaging platform adaptable to other vascular and inflammatory disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and mechanistic de-risking for cardiovascular drug discovery.
- Operational Value: Standardizes imaging workflows and quantitative outputs for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and reduces late-stage biological risk in cardiovascular portfolios.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of inflammation-targeted therapeutics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in intravascular imaging, fluorescence probe chemistry, and quantitative image analysis.
- Demands access to NIRF-capable catheters, high-sensitivity cameras, and multimodal imaging infrastructure.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of imaging protocols and data analysis pipelines.
- Adaptation to other vascular beds or disease models may require probe and workflow optimization.
- Consistent image alignment and windowing are critical for accurate interpretation and cross-study comparability.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
2:04
Integrated Multi-modal Imaging of Rabbit Atheromata
4:43
Ex Vivo Fluorescence Reflectance Imaging (FRI) of Dissected Aorta and Iliac Arteries
6:20
Analyses and Integration of Multi-modal Images (Angiography, IVUS, NIRF, and FRI)
7:37
Representative Results
8:35
Conclusion
![الكمي للنشاط وحة تصلب الشرايين والتهاب الأوعية الدموية باستخدام [18-F] انبعاثات الالكترونات الايجابية Fluorodeoxyglucose التصوير المقطعي / التصوير المقطعي (FDG-PET/CT)](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F3777.jpg%3Fv%3D2026-07-02T23%253A20%253A29.000Z&w=384&q=75)
