$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
ידוע כי תפקוד כלי דם לקוי ממלא תפקיד במחלות לב וכלי דם ומחלות שאינן כלי דם (למשל, מחלת אלצהיימר). לכן, שיטות להערכת תפקוד כלי הדם הופכות חשובות יותר ויותר במחלות רבות לאבחון, ניטור ומניעה של סיבוכים נוספים. עם זאת, ניכר כי הדמיית נוכחותם של כלים בלבד אינה מספיקה; במקום זאת, הדמיית כלי דם חייבת לספק מידע על תפקוד כלי הדם (כלומר, זרימת הדם). זיהוי זרימת דם, לעומת זאת, יכול להיות קשה, כתלות באיבר, ברקמה או באזור העניין הספציפיים. זיהוי זרימת הדם דורש לעתים קרובות שהאות יחדור תחילה דרך רקמות שטחיות יותר, כמו עצם במקרה של כלי הדם במוח. ההדמיה צריכה להתבצע גם ברזולוציה המתאימה למשימה הספציפית. לדוגמה, טכניקות ברזולוציה נמוכה יכולות לספק ערכי זלוף גלובליים, אך יש צורך ברזולוציה גבוהה יותר לניטור כלי דם ספציפיים או להבנת שינויים בזלוף ביחס למבנה כלי הדם. פותחו טכנולוגיות רבות המתגברות על קשיים אלה כדי למדוד בהצלחה את תפקוד כלי הדם. המאמרים באוסף שיטות זה מציגים כל אחד טכניקת הדמיית כלי דם ייחודית וחדשנית המעריכה את זרימת הדם ו/או אספקת החמצן לאיברים, רקמות או אזורי עניין ספציפיים.
במאמר הראשון, טאנג וקים1 משתמשים בהדמיית דופלר בלייזר, טכניקה קלינית נפוצה, כדי להעריך זלוף גלובלי בתוך כרית כף הרגל של העכבר במודל של איסכמיה בגפיים האחוריות. בעוד שהטכניקה אינה מאפשרת הדמיה של מבנה כלי הדם הבסיסי, המחקר שלהם מדגים באלגנטיות שהדמיה ברזולוציה גבוהה אינה תמיד מעשית או הכרחית לרכישת מידע פונקציונלי בעל ערך. המגבלה העיקרית של הדמיית דופלר בלייזר היא עומק הסריקה הרדוד יחסית, אך הטכניקה מאפשרת מעקב אחר זלוף היקפי בתוך הגפיים או הספרות. ניתן להתאים אותו גם לשימוש באזורים מוקדיים יותר (למשל, לבחינת ריפוי פצעים או קביעת חומרת הכוויות).
Hage et al.2 מדגימים כי חלופה ל-MRI תפקודי, אולטרסאונד דופלר טרנס-גולגולתי תפקודי, יכולה למדוד את תפקוד המוח בזמן אמת. הם ממחישים כיצד לאתר ולדמות את עורק המוח האמצעי על ידי מיקום בדיקת האולטרסאונד הן באופן ידני והן באמצעות מכשיר קיבוע. על ידי הגבלת ההדמיה לכלי הדם הבודד הזה בלבד, הם רוכשים מדידות מהירות דם זמניות ברזולוציה גבוהה במקום תמונה מרחבית של כלי הדם. מכיוון שעורק המוח האמצעי מספק את רוב חצי המוח, ניתן להשתמש במהלך הזמן של זרימת הדם כדי להעריך את ההפעלה העצבית. לטכניקה יש יישומים נרחבים לניטור תפקוד המוח במהלך מגוון מצבים (למשל, במהלך עצירת נשימה או ניתוח) או פעילויות אחרות (למשל, פעילות גופנית).
Baranger et al.3 מציגים הדמיית דופלר מהירה במיוחד. טכניקה זו מייצגת התקדמות בטכנולוגיית הדמיית אולטרסאונד המגדילה את קצב הפריימים של התמונה (עד 10,000 הרץ) ואת הרזולוציה המרחבית (עד 50 מיקרומטר). טכניקה זו מאפשרת יצירת מפת זרימה מבוססת דופלר של כל שדה הראייה, ובכך מספקת מידע הן על מהירות זרימת הדם והן על מבנה כלי הדם בתמונה אחת. ניתן להתאים את הטכניקה גם להדמיה בעומקים של 15-20 ס"מ, אם כי הדבר דורש הקטנת הרזולוציה המרחבית ל-1 מ"מ. הדמיית דופלר מהירה במיוחד משיגה פריימים בודדים במהירות מספקת כדי לדמות את זרימת הדם בתוך איברים נעים, כגון הלב. החיסרון העיקרי של טכניקה זו הוא שרוב סורקי האולטרסאונד המהירים במיוחד מספקים רק תמונות דו-ממדיות.
Granja ואחרים מציגים טכנולוגיה חדשה נוספת - טומוגרפיה אופטואקוסטית מולטי-ספקטרלית. אופטואקוסטיקה משלבת הדמיה אופטית עם אולטרסאונד; הרקמות נרגשות באמצעות פולסי לייזר גלויים עד אינפרא אדום קרובים, המייצרים התרחבות תרמו-אלסטית המזוהה כאותות אקוסטיים על ידי מתמר אולטרסאונד. אורכי גל שונים מעוררים תגובות שונות מרקמות שונות; על ידי כוונון לאורכי גל ספציפיים, טכניקה זו מזהה ומבדילה אותות מהמוגלובין מחומצן ולא מחומצן ובונה מפה של מבנה כלי הדם. בעוד ששיטה זו אינה מספקת מידע על זרימת הדם, היא מאפשרת קריאה ייחודית, ואולי ישירה יותר, של תפקוד כלי הדם - מצב החמצון של הדם בזמן שהוא זורם ברקמה. בעוד שהטכניקה מוגבלת לסריקות שטח (עד לעומק של 15 מ"מ) ונפחים קטנים (15 מ"מ3), יש לה פוטנציאל גדול לניטור איסכמיה.
MRI ניגוד פאזה משמש בדרך כלל לכימות זרימת הדם אצל מבוגרים, אך Goolaub et al.5 מדגימים כיצד ניתן להתאים טכניקה זו כדי להשיג מדידות זרימת דם עובריות. באופן ספציפי, הם משלבים תיקון תנועה, הדמיה מואצת ושיטה חלופית של שער לב כדי לאפשר הדמיה של כלי הדם העיקריים של העובר (כלומר, אבי העורקים, דוקטוס עורקי, עורק הריאה הראשי והווריד הנבוב העליון). באמצעות התקדמות זו, הם משיגים הן מידע על אנטומיה של כלי הדם והן על זרימת הדם בעוברים בשליש השלישי. הדמיה זו מספקת ניטור קריטי של בריאות העובר ויכולה לזהות שינויים בזרימת הדם העוברי המצביעים על פתולוגיות עובריות חמורות, כגון מומי לב מולדים והגבלת גדילת העובר.
יחד, השיטות הכלולות באוסף שיטות זה מייצגות מגוון רחב של טכנולוגיות הדמיה המאפשרות כולן לכמת את תפקוד כלי הדם. טכניקות אלו מקיפות איברים ורקמות מעניינים שונים, וניתן להרחיב כל אחת מהן ליישומי מחלות רבים, כולל במסגרות קליניות ופרה-קליניות כאחד. טכנולוגיות ההדמיה משתפרות כל הזמן, מותאמות לשימושים חדשים ומותאמות לצרכים ספציפיים. אנו צופים שאיסוף שיטות זה יעזור למומחי כלי דם והדמיה כאחד להבין את ההתקדמות המהירה בניטור תפקוד כלי הדם.