Tomografia optoacustica multispettrale per l'imaging funzionale nella ricerca vascolare

Sommario

Il presente protocollo descrive l'acquisizione di immagini optoacustiche multispettrali di vascolarizzazione cutanea umana in vivo . Questi includono la quantificazione dell'emoglobina e della melanina, considerati cromofori di interesse per l'analisi funzionale.

Abstract

La compromissione del microcircolo è stata riconosciuta in vari processi patologici, alla base di questo tema crescente all'interno della ricerca vascolare. Negli ultimi anni, lo sviluppo di sistemi di live imaging ha impostato il ritmo (analitico) sia nella ricerca di base che clinica, con l'obiettivo di creare nuovi strumenti in grado di fornire endpoint quantificabili in tempo reale con interesse clinico e applicazione. La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS), la tomografia ad emissione di positroni (PET), la tomografia computerizzata (CT) e la risonanza magnetica (MRI) sono disponibili, tra le altre tecniche, ma costo, risoluzione dell'immagine e contrasto ridotto sono riconosciuti come sfide comuni. La tomografia optoacustica (OT) offre una nuova prospettiva sull'imaging funzionale vascolare, combinando capacità di assorbimento ottico e risoluzione spaziale all'avanguardia (dalla risoluzione acustica micrometrica alla risoluzione acustica millimetrica) con la profondità del tessuto. In questo studio, abbiamo testato l'applicabilità della tomografia optoacustica multispettrale (MSOT) per l'imaging funzionale. Il sistema utilizza un oscillatore ottico parametrico sintonizzabile (OPO) pompato da un laser Nd: YAG, che fornisce impulsi di eccitazione rilevati da una sonda 3D a lunghezze d'onda da 680 nm a 980 nm. Le immagini ottenute dall'avambraccio umano sono state ricostruite attraverso uno specifico algoritmo (fornito all'interno del software del produttore) basato sulla risposta di specifici cromofori. L'emoglobina ossigenata massima (Max HbO 2) e l'emoglobina deossigenata (Max Hb), l'emoglobina totale (HbT) e la saturazione media di ossigeno (mSO₂) alla densità vascolare (μVu), le distanze medie interunitarie (ζAd) e il volume ematico capillare (mm³) possono essere misurati utilizzando questo sistema. Il potenziale di applicabilità trovato con questo sistema OT è rilevante. Gli sviluppi software in corso miglioreranno sicuramente l'utilità di questo sistema di imaging.

Introduzione

Le malattie cardiovascolari sono le principali cause ricorrenti di morte in tutto il mondo e rappresentano un onere enorme per qualsiasi sistema sanitario ^1,2. La tecnologia ha contribuito in modo determinante all'espansione della nostra comprensione della fisiopatologia cardiaca e vascolare fondamentale, fornendo strumenti diagnostici più precisi e la possibilità di una diagnosi precoce della malattia e di una gestione più efficace. Le tecniche di imaging offrono la possibilità di misurare non solo le prestazioni cardiache e dei vasi maggiori, ma anche, su scala molto più piccola, di calcolare la densità capi....

Protocollo

Il protocollo sperimentale è stato precedentemente approvato dal Comitato Etico della Scuola di Scienze della Salute dell'Università (EC. ECTS/P10.21). Procedure pienamente rispettate dei principi di buona pratica clinica definiti per la ricerca sull'uomo¹³. Un campione conveniente di sei partecipanti sani di entrambi i sessi (n = 3 per sesso) con un'età media di 32,8 ± 11,9 anni è stato scelto dalla comunità universitaria. I partecipanti selezionati dovevano essere normotensi, non fumatori e privi di qualsiasi farmaco o integrazione alimentare. Sono stati registrati anche la pressione sanguigna, la frequenza cardiaca e l'indice di massa corpor....

Risultati

I dati forniti dall'imaging optoacustico possono essere analizzati in immagini di esportazione post-elaborate (Figura 2) e dati tracciati (Figura 3). Lo scopo qui era quello di introdurre il funzionamento dell'imaging funzionale optoacustico e di esplorare la sua applicazione nella ricerca vascolare più comunemente conosciuta. Per questo, abbiamo confrontato le immagini acquisite durante il riposo e dopo un'occlusione di 200 mmHg di un'arteria principale di alim.......

Discussione

Questo protocollo enfatizza le fasi di lavoro considerate come requisiti pratici per il funzionamento di questo nuovo strumento di imaging optoacustico, dal posizionamento adeguato (partecipante, sonda) necessario per la stabilizzazione della sonda a tazza 3D all'acquisizione delle immagini, alla selezione del ROI e alla ricostruzione e analisi delle immagini.

L'approccio sperimentale proposto, utilizzando acquisizioni "istantanee" insieme a immagini ottenute in condizioni dinamiche, illustra .......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Bracciale	PIC	107001
Tende	Pajunk	021151-1501
Etanolo 70%	Sigma Aldrich	EX0281
Gogless	Univet	559G.00.00.201
Kimwipes	Amoos	5601856202331.00
MSOT	iThera	MSOTAcuity
Braccio stabilizzante	ARTICOLO		Auto-progettato e assemblare
Gel per ultrasuoni	Parker Laboratories	308
Crema ceretta	Veet	kkdg08hagd