$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wiadomo, że upośledzona funkcja naczyń krwionośnych odgrywa rolę zarówno w chorobach sercowo-naczyniowych, jak i nienaczyniowych (np. Choroba Alzheimera). Dlatego metody oceny funkcji naczyń stają się coraz ważniejsze w wielu chorobach w diagnostyce, monitorowaniu i zapobieganiu dalszym powikłaniom. Oczywiste jest jednak, że sama wizualizacja obecności naczyń nie jest wystarczająca; Zamiast tego obrazowanie naczyń krwionośnych musi dostarczyć informacji na temat funkcji naczyń krwionośnych (tj. przepływu krwi). Wykrycie przepływu krwi może być jednak trudne, w zależności od konkretnego narządu, tkanki lub obszaru zainteresowania. Wykrycie przepływu krwi często wymaga, aby sygnał najpierw przeniknął przez bardziej powierzchowne tkanki, takie jak kość w przypadku naczyń mózgowych. Obrazowanie musi być również wykonane w rozdzielczości odpowiedniej do konkretnego zadania. Na przykład techniki o niskiej rozdzielczości mogą zapewnić globalne wartości perfuzji, ale wyższa rozdzielczość jest potrzebna do monitorowania określonych naczyń lub zrozumienia zmian perfuzji w odniesieniu do struktury naczyniowej. Opracowano wiele technologii, które przezwyciężają te trudności, aby skutecznie mierzyć funkcję naczyń krwionośnych. Artykuły z tej kolekcji metod prezentują unikalną i innowacyjną technikę obrazowania naczyniowego, która ocenia przepływ krwi i/lub dostarczanie tlenu do określonych narządów, tkanek lub regionów będących przedmiotem zainteresowania.
W pierwszym artykule Tang i Kim1 używają laserowego obrazowania dopplerowskiego, powszechnej techniki klinicznej, do oceny globalnej perfuzji w opuszkach stóp myszy w modelu niedokrwienia kończyn tylnych. Chociaż technika ta nie umożliwia wizualizacji leżącej pod spodem struktury naczyniowej, ich badanie elegancko pokazuje, że obrazowanie w wysokiej rozdzielczości nie zawsze jest praktyczne lub konieczne do uzyskania cennych informacji funkcjonalnych. Głównym ograniczeniem laserowego obrazowania dopplerowskiego jest stosunkowo niewielka głębokość skanowania, ale technika ta umożliwia śledzenie perfuzji obwodowej w obrębie kończyn lub palców. Można go również dostosować do stosowania w bardziej ogniskowych obszarach (np. w celu zbadania gojenia się ran lub określenia ciężkości oparzenia).
Hage i wsp.2 wykazują, że alternatywą dla funkcjonalnego rezonansu magnetycznego jest funkcjonalny przezczaszkowy ultrasonograf dopplerowski, który może mierzyć funkcję mózgu w czasie rzeczywistym. Ilustrują, jak zlokalizować i zobrazować tętnicę środkową mózgu poprzez ustawienie sondy ultradźwiękowej zarówno ręcznie, jak i za pomocą urządzenia fiksacyjnego. Ograniczając obrazowanie tylko do tego pojedynczego naczynia, uzyskują pomiary czasowej prędkości krwi o wysokiej rozdzielczości, a nie przestrzenny obraz naczynia. Ponieważ tętnica środkowa mózgu zaopatruje większość półkuli mózgowej, przebieg przepływu krwi w czasie można wykorzystać do oszacowania aktywacji neuronów. Technika ta ma szerokie zastosowanie w monitorowaniu funkcji mózgu podczas różnych schorzeń (np. podczas wstrzymywania oddechu lub operacji) lub innych czynności (np. ćwiczeń).
Baranger i wsp.3 wprowadzają ultraszybkie obrazowanie dopplerowskie. Technika ta stanowi postęp w technologii obrazowania ultradźwiękowego, który zwiększa częstotliwość odświeżania obrazu (do 10 000 Hz) i rozdzielczość przestrzenną (do 50 μm). Technika ta umożliwia stworzenie dopplerowskiej mapy przepływu całego pola widzenia, dostarczając w ten sposób informacji zarówno o prędkości przepływu krwi, jak i strukturze naczyń krwionośnych na jednym obrazie. Technikę tę można również dostosować do obrazowania na głębokości 15–20 cm, chociaż wymaga to zmniejszenia rozdzielczości przestrzennej do 1 mm. Ultraszybkie obrazowanie dopplerowskie pozwala uzyskać pojedyncze klatki wystarczająco szybko, aby zobrazować przepływ krwi w poruszających się narządach, takich jak serce. Główną wadą tej techniki jest to, że większość ultraszybkich ultrasonografów dostarcza tylko obrazy 2D.
Granja i wsp.4 wprowadzają kolejną nową technologię – wielospektralną tomografię optoakustyczną. Optoakustyka łączy obrazowanie optyczne z ultradźwiękami; Tkanki są wzbudzane impulsami laserowymi w zakresie widzialnym lub bliskiej podczerwieni, które generują rozszerzenia termoelastyczne, które są wykrywane jako sygnały akustyczne przez przetwornik ultradźwiękowy. Różne długości fal wywołują różne reakcje z różnych tkanek; Dostrajając się do określonych długości fal, technika ta wykrywa i różnicuje sygnały zarówno z hemoglobiny natlenionej, jak i odtlenionej oraz buduje mapę struktury naczyniowej. Chociaż ta modalność nie dostarcza żadnych informacji na temat przepływu krwi, umożliwia unikalny i prawdopodobnie bardziej bezpośredni odczyt funkcji naczyń krwionośnych - stanu natlenienia krwi podczas przepływu przez tkankę. Chociaż technika ta ogranicza się do skanów powierzchni (do głębokości 15 mm) i małych objętości (15 mm3), ma ogromny potencjał w monitorowaniu niedokrwienia.
Rezonans magnetyczny z kontrastem fazowym jest powszechnie stosowany do ilościowego określania przepływu krwi u dorosłych, ale Goolaub i wsp.5 pokazują, w jaki sposób technika ta może być dostosowana do uzyskania pomiarów przepływu krwi płodu. W szczególności łączą korekcję ruchu, przyspieszone obrazowanie i alternatywną metodę bramkowania serca, aby umożliwić obrazowanie głównych naczyń płodowych (tj. aorty, przewodu tętniczego, głównej tętnicy płucnej i żyły głównej górnej). Dzięki tym postępom uzyskują zarówno informacje o anatomii naczyniowej, jak i przepływie krwi u płodów w trzecim trymestrze ciąży. Obrazowanie to zapewnia krytyczne monitorowanie zdrowia płodu i może wykryć zmiany w przepływie krwi płodu, które wskazują na poważne patologie płodu, takie jak wrodzone wady serca i ograniczenie wzrostu płodu.
Łącznie metody zawarte w tym zbiorze metod reprezentują różnorodny wachlarz technologii obrazowania, które umożliwiają ilościowe określenie funkcji naczyń krwionośnych. Techniki te obejmują różne narządy i tkanki będące przedmiotem zainteresowania, a każda z nich może być rozszerzona na wiele zastosowań chorobowych, w tym zarówno w warunkach klinicznych, jak i przedklinicznych. Technologie obrazowania są stale ulepszane, modyfikowane pod kątem nowych zastosowań i dostosowywane do konkretnych potrzeb. Przewidujemy, że zbiór tych metod pomoże specjalistom zajmującym się naczyniami krwionośnymi i obrazowaniem zrozumieć szybki postęp w monitorowaniu funkcji naczyń krwionośnych.