Multispectrale optoakoestische tomografie voor functionele beeldvorming in vasculair onderzoek

Samenvatting

Het huidige protocol beschrijft de verwerving van multispectrale optoakoestische beelden van in vivo menselijke huidvasculatuur. Deze omvatten de kwantificering van hemoglobine en melanine, beschouwd als chromoforen van belang voor functionele analyse.

Samenvatting

Microcirculatiestoornissen zijn erkend in verschillende ziekteprocessen, die ten grondslag liggen aan dit groeiende thema binnen vasculair onderzoek. In de afgelopen jaren heeft de ontwikkeling van live imaging-systemen het (analytische) tempo bepaald in zowel fundamenteel als klinisch onderzoek, met als doel nieuwe instrumenten te creëren die in staat zijn om real-time, kwantificeerbare eindpunten te bieden met klinische interesse en toepassing. Nabij-infraroodspectroscopie (NIRS), positronemissietomografie (PET), computertomografie (CT) en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) zijn beschikbaar, naast andere technieken, maar kosten, beeldresolutie en verminderd contrast worden erkend als veelvoorkomende uitdagingen. Optoakoestische tomografie (OT) biedt een nieuw perspectief op vasculaire functionele beeldvorming, waarbij state-of-the-art optische absorptie- en ruimtelijke resolutiecapaciteiten (van micrometer optische tot millimeter akoestische resolutie) worden gecombineerd met weefseldiepte. In deze studie testten we de toepasbaarheid van multispectrale optoakoestische tomografie (MSOT) voor functionele beeldvorming. Het systeem maakt gebruik van een instelbare optische parametrische oscillator (OPO) gepompt door een Nd: YAG-laser, die excitatiepulsen levert die worden waargenomen door een 3D-sonde op golflengten van 680 nm tot 980 nm. Beelden verkregen uit de menselijke onderarm werden gereconstrueerd via een specifiek algoritme (geleverd in de software van de fabrikant) op basis van de respons van specifieke chromoforen. Maximaal zuurstofrijk hemoglobine (max HbO₂) en gedeoxygeneerd hemoglobine (max Hb), totaal hemoglobine (HbT) en gemiddelde zuurstofverzadiging (mSO₂) tot vasculaire dichtheid (μVu), gemiddelde afstanden tussen eenheden (ζAd) en capillair bloedvolume (mm³) kunnen met dit systeem worden gemeten. Het toepasbaarheidspotentieel dat met dit OT-systeem wordt gevonden, is relevant. Voortdurende softwareontwikkelingen zullen het nut van dit beeldvormingssysteem zeker verbeteren.

Inleiding

Hart- en vaatziekten zijn wereldwijd terugkerende top doodsoorzaken en vormen een enorme last voor elk gezondheidssysteem ^1,2. Technologie heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan de uitbreiding van ons begrip van fundamentele cardiale en vasculaire pathofysiologie, door nauwkeurigere diagnostische hulpmiddelen en de mogelijkheid van vroege ziektedetectie en effectiever management te bieden. Beeldvormingstechnieken bieden de mogelijkheid om niet alleen de prestaties van hart- en grote bloedvaten te meten, maar ook, op veel kleinere schaal, om de capillaire dichtheid, lokale perfusie en volume en endotheeldi....

Protocol

Het experimentele protocol werd eerder goedgekeurd door de ethische commissie van de School of Health Sciences (EC) van de universiteit. ECTS/P10.21). Procedures die volledig in overeenstemming zijn met de beginselen van goede klinische praktijken die voor onderzoek bij mensen zijn vastgesteld¹³. Een handige steekproef van zes gezonde deelnemers van beide geslachten (n = 3 per geslacht) met een gemiddelde leeftijd van 32,8 ± 11,9 jaar oud werd gekozen uit de universitaire gemeenschap. Geselecteerde deelnemers moesten normotensief zijn, niet-rokers en vrij van medicatie of voedselsuppletie. Bloeddruk, hartfrequentie en de Body Mass Index werden ....

Resultaten

Gegevens die door optoakoestische beeldvorming worden geleverd, kunnen worden geanalyseerd in nabewerkte exportafbeeldingen (figuur 2) en uitgezette gegevens (figuur 3). Het doel hier was om de werking van optoakoestische functionele beeldvorming te introduceren en de toepassing ervan in meer algemeen bekend vasculair onderzoek te verkennen. Daarvoor vergeleken we beelden verkregen tijdens rust en na een occlusie van 200 mmHg van een belangrijke toevoerslagader .......

Discussie

Dit protocol benadrukt de werkstappen die worden beschouwd als praktische vereisten om dit nieuwe optoakoestische beeldvormingsinstrument te bedienen, van de adequate positionering (deelnemer, sonde) die nodig is voor 3D cup-sondestabilisatie tot beeldacquisitie, ROI-selectie en beeldreconstructie en -analyse.

De voorgestelde experimentele benadering, waarbij gebruik wordt gemaakt van "ogenblikkelijke" acquisities samen met beelden verkregen onder dynamische omstandigheden, illustreert het bel.......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Cuff	PIC	107001
Drapes	Pajunk	021151-1501
Ethanol 70%	Sigma Aldrich	EX0281
Gogless	Univet	559G.00.00.201
Kimwipes	Amoos	5601856202331.00
MSOT	iThera	MSOTAcuity
Stabilizing arm	ITEM		Zelf ontworpen en geassembleerd
Ultrasound gel	Parker Laboratories	308
Waxing cream	Veet	kkdg08hagd