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손상된 혈관 기능은 심혈관 및 비혈관 질환(예: 알츠하이머병) 모두에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 혈관 기능을 평가하는 방법은 추가 합병증의 진단, 모니터링 및 예방을 위해 많은 질병에서 점점 더 중요해지고 있습니다. 그러나 혈관의 존재를 시각화하는 것만으로는 충분하지 않다는 것이 분명합니다. 대신 혈관 영상은 혈관 기능(즉, 혈류)에 대한 정보를 제공해야 합니다. 그러나 혈류를 감지하는 것은 특정 기관, 조직 또는 관심 영역에 따라 어려울 수 있습니다. 혈류를 감지하려면 대뇌 맥관 구조의 경우 뼈와 같은 보다 표면적인 조직을 먼저 관통하는 신호가 필요한 경우가 많습니다. 이미징은 또한 특정 작업에 적합한 해상도로 수행되어야 합니다. 예를 들어, 저해상도 기술은 전체 관류 값을 제공할 수 있지만 특정 혈관을 모니터링하거나 혈관 구조와 관련된 관류 변화를 이해하려면 더 높은 해상도가 필요합니다. 이러한 어려움을 극복하여 혈관 기능을 성공적으로 측정하는 수많은 기술이 개발되었습니다. 이 방법 컬렉션의 기사는 각각 혈류 및/또는 특정 장기, 조직 또는 관심 영역으로의 산소 전달을 평가하는 독특하고 혁신적인 혈관 영상 기술을 제시합니다.
첫 번째 기사에서 Tang과 Kim1 은 일반적인 임상 기술인 레이저 도플러 영상을 사용하여 뒷다리 허혈 모델에서 마우스 발바닥 내의 전반적인 관류를 평가합니다. 이 기술은 기본 혈관 구조의 시각화를 가능하게 하지는 않지만, 그들의 연구는 고해상도 이미징이 귀중한 기능 정보를 얻는 데 항상 실용적이거나 필요한 것은 아니라는 것을 우아하게 보여줍니다. 레이저 도플러 이미징의 주요 한계는 상대적으로 얕은 스캔 깊이이지만 이 기술을 사용하면 사지 또는 손가락 내의 말초 관류를 추적할 수 있습니다. 또한 더 많은 초점 영역에서 사용하도록 조정할 수 있습니다(예: 상처 치유를 검사하거나 화상 중증도를 결정하기 위해).
Hage et al.2 은 기능적 MRI의 대안인 기능적 경두개 도플러 초음파가 뇌 기능을 실시간으로 측정할 수 있음을 보여줍니다. 그들은 초음파 프로브를 수동으로 또는 고정 장치를 사용하여 배치하여 중대뇌 동맥을 찾고 이미지화하는 방법을 보여줍니다. 이미징을 이 단일 혈관으로만 제한함으로써 혈관의 공간 이미지가 아닌 고해상도 시간 혈속 측정을 획득합니다. 중대뇌동맥은 대뇌 반구의 대부분을 공급하기 때문에 혈류의 시간 경과를 사용하여 신경 활성화를 추정할 수 있습니다. 이 기술은 다양한 조건(예: 숨 참기 또는 수술 중) 또는 기타 활동(예: 운동) 동안 뇌 기능을 모니터링하는 데 널리 적용됩니다.
Baranger et al.3 은 초고속 도플러 이미징을 소개합니다. 이 기술은 이미지 프레임 속도(최대 10,000Hz)와 공간 해상도(최저 50μm)를 증가시키는 초음파 이미징 기술의 발전을 나타냅니다. 이 기술을 사용하면 전체 시야의 도플러 기반 흐름 맵을 생성할 수 있으므로 단일 이미지에서 혈류 속도와 혈관 구조에 대한 정보를 모두 제공합니다. 이 기술은 15-20cm 깊이의 이미징에도 적용할 수 있지만 이를 위해서는 공간 해상도를 1mm로 축소해야 합니다. 초고속 도플러 이미징은 심장과 같이 움직이는 기관 내의 혈류를 이미지화할 수 있을 만큼 빠르게 단일 프레임을 얻습니다. 이 기술의 주요 단점은 대부분의 초고속 초음파 스캐너가 2D 이미지만 제공한다는 것입니다.
Granja et al.4 은 또 다른 새로운 기술인 다중 스펙트럼 광음향 단층 촬영을 소개합니다. 광음향학은 광학 이미징과 초음파를 결합합니다. 조직은 가시광선에서 근적외선 레이저 펄스로 여기되며, 이는 초음파 변환기에 의해 음향 신호로 감지되는 열탄성 팽창을 생성합니다. 다른 파장은 다른 조직에서 다른 반응을 불러일으킵니다. 특정 파장으로 조정함으로써 이 기술은 산소화 및 탈산소화 헤모글로빈 모두에서 신호를 감지 및 구별하고 혈관 구조 지도를 구축합니다. 이 양식은 혈류에 대한 정보를 제공하지 않지만 혈관 기능, 즉 혈액이 조직을 통해 흐를 때 혈액의 산소화 상태를 독특하고 틀림없이 더 직접적으로 판독할 수 있습니다. 이 기술은 표면 스캔(최대 15mm 깊이) 및 소량(15mm3)으로 제한되지만 허혈을 모니터링할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다.
위상차 MRI는 일반적으로 성인의 혈류를 정량화하는 데 사용되지만 Goolaub et al.5 은 태아 혈류 측정을 얻기 위해 이 기술을 어떻게 적용할 수 있는지 보여줍니다. 구체적으로, 그들은 동작 교정, 가속 이미징 및 심장 게이팅의 대체 방법을 결합하여 주요 태아 혈관(즉, 대동맥, 동맥관, 주요 폐동맥 및 상대정맥)의 이미징을 가능하게 합니다. 이러한 발전을 통해 그들은 임신 3기 내 태아의 혈관 해부학과 혈류 정보를 모두 얻습니다. 이 영상은 태아 건강에 대한 중요한 모니터링을 제공하고 선천성 심장 결함 및 태아 성장 제한과 같은 심각한 태아 병리를 나타내는 태아 혈류의 변화를 감지할 수 있습니다.
이 방법 모음에 포함된 방법은 모두 혈관 기능의 정량화를 가능하게 하는 다양한 이미징 기술을 나타냅니다. 이러한 기술은 관심 있는 다양한 장기와 조직을 포괄하며 각각은 임상 및 전임상 환경을 포함하여 수많은 질병 응용 분야로 확장될 수 있습니다. 이미징 기술은 지속적으로 개선되고, 새로운 용도에 맞게 수정되고, 특정 요구 사항에 맞게 조정되고 있습니다. 우리는 이 방법 수집이 혈관 및 영상 전문가 모두가 혈관 기능 모니터링의 빠른 발전을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대합니다.