$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Es ist bekannt, dass eine gestörte Gefäßfunktion sowohl bei kardiovaskulären als auch bei nicht-vaskulären Erkrankungen (z. B. Alzheimer) eine Rolle spielt. Daher werden Methoden zur Beurteilung der Gefäßfunktion bei vielen Erkrankungen immer wichtiger, um weitere Komplikationen zu diagnostizieren, zu überwachen und zu verhindern. Es ist jedoch offensichtlich, dass es nicht ausreicht, das Vorhandensein von Gefäßen allein sichtbar zu machen; Stattdessen muss die Gefäßbildgebung Informationen über die Gefäßfunktion (d. h. den Blutfluss) liefern. Das Erkennen des Blutflusses kann jedoch je nach Organ, Gewebe oder Interessengebiet schwierig sein. Um den Blutfluss zu erkennen, muss das Signal oft zuerst durch oberflächlichere Gewebe eindringen, wie z. B. den Knochen im Falle des Hirngefäßsystems. Die Bildgebung muss auch mit einer Auflösung durchgeführt werden, die für die jeweilige Aufgabe geeignet ist. Zum Beispiel können niedrig aufgelöste Techniken globale Perfusionswerte liefern, aber eine höhere Auflösung ist erforderlich, um bestimmte Gefäße zu überwachen oder Perfusionsänderungen in Bezug auf die Gefäßstruktur zu verstehen. Es wurden zahlreiche Technologien entwickelt, die diese Schwierigkeiten überwinden, um die Gefäßfunktion erfolgreich zu messen. Die Artikel in dieser Methodensammlung stellen jeweils eine einzigartige und innovative Gefäßbildgebungstechnik vor, die den Blutfluss und/oder die Abgabe von Sauerstoff an bestimmte Organe, Gewebe oder Regionen von Interesse bewertet.
Im ersten Artikel verwenden Tang und Kim1 die Laser-Doppler-Bildgebung, eine gängige klinische Technik, um die globale Perfusion innerhalb des Mausfußballens in einem Modell der Ischämie der Hintergliedmaßen zu bewerten. Obwohl die Technik keine Visualisierung der zugrunde liegenden Gefäßstruktur ermöglicht, zeigt ihre Studie elegant, dass eine hochauflösende Bildgebung nicht immer praktisch oder notwendig ist, um wertvolle funktionelle Informationen zu erhalten. Die Haupteinschränkung der Laser-Doppler-Bildgebung ist die relativ geringe Scantiefe, aber die Technik ermöglicht die Verfolgung der peripheren Perfusion innerhalb der Gliedmaßen oder Finger. Es kann auch für den Einsatz in fokussierteren Regionen angepasst werden (z. B. zur Untersuchung der Wundheilung oder zur Bestimmung des Schweregrads von Verbrennungen).
Hage et al.2 zeigen, dass eine Alternative zur funktionellen MRT, der funktionelle transkranielle Doppler-Ultraschall, die Gehirnfunktion in Echtzeit messen kann. Sie veranschaulichen, wie die mittlere Hirnarterie lokalisiert und abgebildet werden kann, indem die Ultraschallsonde sowohl manuell als auch mit einem Fixationsgerät positioniert wird. Durch die Beschränkung der Bildgebung auf dieses eine Gefäß erhalten sie hochauflösende Messungen der zeitlichen Blutgeschwindigkeit anstelle eines räumlichen Bildes des Gefäßes. Da die mittlere Hirnarterie den Großteil der Hirnhälfte versorgt, kann der zeitliche Verlauf des Blutflusses zur Abschätzung der neuronalen Aktivierung herangezogen werden. Die Technik hat weit verbreitete Anwendungen zur Überwachung der Gehirnfunktion bei einer Vielzahl von Erkrankungen (z. B. bei Atemanhalten oder Operationen) oder anderen Aktivitäten (z. B. Bewegung).
Baranger et al.3 stellen die ultraschnelle Doppler-Bildgebung vor. Diese Technik stellt einen Fortschritt in der Ultraschallbildgebungstechnologie dar, die die Bildrate (bis zu 10.000 Hz) und die räumliche Auflösung (bis zu 50 μm) erhöht. Diese Technik ermöglicht die Erstellung einer Doppler-basierten Flusskarte des gesamten Sichtfeldes und liefert so Informationen sowohl über die Blutflussgeschwindigkeit als auch über die Gefäßstruktur in einem einzigen Bild. Die Technik kann auch für die Bildgebung in Tiefen von 15 bis 20 cm angepasst werden, was jedoch eine Verkleinerung der räumlichen Auflösung auf 1 mm erfordert. Die ultraschnelle Doppler-Bildgebung liefert Einzelbilder schnell genug, um den Blutfluss in beweglichen Organen, wie z. B. dem Herzen, abzubilden. Der Hauptnachteil dieser Technik besteht darin, dass die meisten ultraschnellen Ultraschallgeräte nur 2D-Bilder liefern.
Granja et al.4 stellen eine weitere neue Technologie vor – die multispektrale optoakustische Tomographie. Die Optoakustik kombiniert optische Bildgebung mit Ultraschall; Das Gewebe wird mit sichtbaren bis nahinfraroten Laserpulsen angeregt, die thermoelastische Ausdehnungen erzeugen, die von einem Ultraschallwandler als akustische Signale erfasst werden. Unterschiedliche Wellenlängen rufen unterschiedliche Reaktionen von verschiedenen Geweben hervor; Durch die Abstimmung auf bestimmte Wellenlängen erkennt und differenziert diese Technik Signale sowohl von sauerstoffhaltigem als auch von sauerstoffarmem Hämoglobin und erstellt eine Karte der Gefäßstruktur. Diese Modalität liefert zwar keine Informationen über den Blutfluss, ermöglicht aber eine einzigartige und wohl direktere Ablesung der Gefäßfunktion – des Sauerstoffversorgungsstatus des Blutes, während es durch ein Gewebe fließt. Obwohl die Technik auf Oberflächenscans (bis zu einer Tiefe von 15 mm) und kleine Volumina (15 mm3) beschränkt ist, hat sie ein großes Potenzial für die Überwachung von Ischämie.
Die Phasenkontrast-MRT wird häufig zur Quantifizierung des Blutflusses bei Erwachsenen verwendet, aber Goolaub et al.5 zeigen, wie diese Technik angepasst werden kann, um fetale Blutflussmessungen zu erhalten. Konkret kombinieren sie Bewegungskorrektur, beschleunigte Bildgebung und eine alternative Methode des kardialen Gatings, um die Bildgebung der großen fetalen Gefäße (d. h. der Aorta, des Ductus arteriosus, der Hauptpulmonalarterie und der oberen Hohlvene) zu ermöglichen. Durch diese Fortschritte erhalten sie sowohl Informationen über die Gefäßanatomie als auch über den Blutfluss bei Föten innerhalb des dritten Trimesters. Diese Bildgebung ermöglicht eine kritische Überwachung der Gesundheit des Fötus und kann Veränderungen des fetalen Blutflusses erkennen, die auf schwerwiegende fetale Pathologien hinweisen, wie z. B. angeborene Herzfehler und Wachstumseinschränkungen des Fötus.
Zusammen repräsentieren die in dieser Methodensammlung enthaltenen Methoden eine Vielzahl von bildgebenden Technologien, die alle die Quantifizierung der Gefäßfunktion ermöglichen. Diese Techniken umfassen unterschiedliche Organe und Gewebe von Interesse und können auf zahlreiche Krankheitsanwendungen erweitert werden, sowohl im klinischen als auch im präklinischen Umfeld. Die bildgebenden Technologien werden ständig verbessert, für neue Anwendungen modifiziert und an spezifische Bedürfnisse angepasst. Wir gehen davon aus, dass diese Methodensammlung Gefäß- und Bildgebungsspezialisten gleichermaßen helfen wird, die rasanten Fortschritte bei der Überwachung der Gefäßfunktion zu verstehen.