Ocena wirów wewnątrzsercowych za pomocą obrazowania plamek krwi pochodzącego z echokardiografii o wysokiej liczbie klatek na sekundę u noworodków
22 grudnia 2023
Obecny protokół wykorzystuje technologię obrazowania plamek krwi pochodzącą z echokardiografii do wizualizacji hemodynamiki wewnątrzsercowej u noworodków. Badana jest kliniczna użyteczność tej technologii, uzyskuje się dostęp do rotacyjnego ciała płynu w lewej komorze (znanego jako wir) i określa się jego znaczenie w zrozumieniu diastologii.
Staramy się zbadać, dlaczego wcześniaki, które rodzą się przedwcześnie i dorastają, mają znacznie wyższe ryzyko niewydolności serca. Sądzimy, że ma to związek z nieprawidłowym rozwojem serca, ponieważ urodziły się 10, a czasem 15 tygodni wcześniej i ciśnienie w sercu uległo zmianie. Możemy teraz uchwycić tego rodzaju zmiany, patrząc na wzorce przepływu krwi wewnątrz serca za pomocą obrazowania plamek krwi.
Miejmy nadzieję, że będziemy w stanie wyselekcjonować dzieci bardzo wcześnie w tym kluczowym okresie rozwoju serca i być może zastosujemy pewne strategie zapobiegawcze z przyszłym celem, aby zapobiec niewydolności serca, gdy dorosną. Cóż, z praktycznego punktu widzenia wyzwania zawsze sprowadzają się do jakości obrazu i uzyskania wyraźnych struktur serca w echu. A co więcej, jest to dodatkowo wyzwanie, ponieważ mamy do czynienia z niemowlętami i czasami mamy bardzo niespokojnych pacjentów.
Przeprowadziliśmy więc dwa badania z obrazowaniem plamek krwi, jedno miało na celu sprawdzenie, czy technika ta jest rzeczywiście wykonalna w tej populacji i odpowiedź brzmiała: tak, jest to bardzo wykonalne. To bardzo ładne obrazy wzorców przepływu krwi wewnątrz serca w tej populacji wcześniaków. W drugim roku obserwowaliśmy kohortę 80 wcześniaków i mierzyliśmy je od piątego do siódmego dnia, a następnie ponownie przy wypisie ze szpitala.
A potem podzieliliśmy je na dzieci, które miały tę przebudowę serca związaną z wcześniactwem i te, które tego nie robiły. Odkryliśmy, że dzieci, które miały modelowanie serca, również miały nieprawidłowe formacje wirowe w siódmym dniu. Wiry były znacznie większe i bardziej okrągłe niż u dzieci, u których nie rozwinęła się przebudowa serca.
Może to być bardzo ważna wskazówka w odkrywaniu, które dzieci mogą być podatne na leczenie profilaktyczne. Cóż, obecnie dostępne są ograniczone badania dotyczące stosowania obrazowania plamek krwi pochodzących z echa i noworodków. To, czym obecnie się zajmujemy, to przyglądanie się rozwojowi serca po przedwczesnym porodzie.
Ale to, co pozostaje do zbadania, to związek między dysfunkcją rozkurczową a wewnątrzsercowym przepływem krwi, takim jak wiry i wykrzykniki wirowe. Obrazowanie plamek krwi pochodzące z echa jest całkowicie nieinwazyjnym narzędziem w porównaniu z innymi technologiami, takimi jak MRI. Jest również dość tani w użyciu i jest bardzo przydatny jako narzędzie przyłóżkowe, co oznacza, że można go zabrać do sal obok pacjentów i zminimalizować niedogodności dla pacjentów.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy protokół wykorzystuje technologię obrazowania plamkowania krwi (blood speckle imaging) opartą na echokardiografii w celu wizualizacji hemodynamiki wewnątrzsercowej u noworodków. Jego celem jest zrozumienie wpływu nieprawidłowego rozwoju serca u wcześniaków oraz potencjalnego związku tego z późniejszą niewydolnością serca.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neonatologia
- Kardiologia
- Technologia obrazowania
Wstęp
- Niedoczczasne noworodki są bardziej narażone na niewydolność serca w wieku dorosłym.
- Nieprawidłowy rozwój serca wynika z przedwczesnego urodzenia.
- Zmiany ciśnienia w sercu mogą wpływać na wzorce przepływu krwi.
- Zrozumienie tych wzorców jest kluczowe dla strategii zapobiegawczych.
Cel badania
- Zbadanie związku pomiędzy przedwczesnym urodzeniem a ryzykiem niewydolności serca w wieku dorosłym.
- Rejestracja wzorców przepływu krwi wewnątrzsercowego przy użyciu zaawansowanych technik obrazowania.
- Identyfikacja możliwości wczesnej interwencji u niemowląt z grup ryzyka.
Zastosowane metody
- Technologia obrazowania plamek krwi (blood speckle imaging) w echokardiografii.
- Wizualizacja hemodynamiki wewnątrzsercowej.
- Analiza formowania się wirów w lewej komorze.
- Ocena funkcji rozkurczowej u noworodków.
Główne wyniki
- Skuteczna wizualizacja wzorców przepływu krwi u noworodków.
- Identyfikacja istotnych zmian hemodynamicznych u niemowląt urodzonych przedwcześnie.
- Wnioski dotyczące roli wiru lewej komory w diastologii.
- Potencjał do wczesnej identyfikacji niemowląt z ryzykiem niewydolności serca.
Wnioski
- Obrazowanie plamek krwi jest cennym narzędziem do oceny stanu zdrowia serca u noworodków.
- Zrozumienie hemodynamiki może pomóc w opracowaniu strategii zapobiegawczych w przypadku niewydolności serca.
- Konieczne są dalsze badania w celu walidacji wyników i poprawy efektów klinicznych.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Obrazowanie plamek krwi (BSI) oparte na echokardiografii o wysokiej częstotliwości klatek umożliwia nieinwazyjną, ilościową ocenę wirów wewnątrzsercowych u noworodków, wypełniając krytyczną lukę w wczesnej ocenie funkcji serca. Technologia ta zwiększa pewność prognostyczną w identyfikacji subklinicznej dysfunkcji rozkurczowej, szczególnie u wcześniaków zagrożonych niekorzystnym przebudowaniem serca. Integracja BSI z procesami na etapie odkryć usprawnia analizę ryzyka mechanistycznego i dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji o dalszym rozwoju projektów w portfelach badawczych nad układem sercowo-naczyniowym u dzieci, z uwzględnieniem dostosowania do poziomu ryzyka.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia bezpośrednią wizualizację wzorców przepływu krwi wewnątrzsercowego w celu testowania hipotez mechanistycznych.
- Wspiera walidację funkcjonalnych celów poprzez korelację charakterystyki wirów z fenotypami przebudowy serca.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka biologicznego w neonatalnych i pediatrycznych modelach serca.
- Zwiększa pewność prognostyczną w procesie odkrywania wczesnych biomarkerów sercowo-naczyniowych.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Zapewnia zestandaryzowane, powtarzalne wyniki obrazowania do ilościowej oceny funkcji rozkurczowej.
- Przygotowuje zwalidowane systemy biologiczne do późniejszego przesiewu interwencji terapeutycznych.
- Umożliwia stworzenie skalowalnych platform analitycznych kompatybilnych z zastosowaniem przy łóżku pacjenta w populacjach pediatrycznych.
- Wspiera rzetelną ocenę związków kandydackich ukierunkowanych na szlaki przebudowy mięśnia sercowego.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Umożliwia dopasowanie wyników obrazowania do punktów końcowych istotnych dla choroby w przedklinicznych modelach kardiologicznych.
- Zapewnia ciągłość od etapu odkryć po przedkliniczną walidację biomarkerów funkcji rozkurczowej.
- Umożliwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektu z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o wczesne informacje mechanistyczne.
- Dostarcza translacyjnych danych o biomarkerach dla badań nad układem sercowo-naczyniowym u dzieci i noworodków.
Integracja potoków i przepływów pracy
BSI wpisuje się w kontinuum od etapu odkryć do badań przedklinicznych, umożliwiając wczesną, ilościową ocenę funkcji serca i przebudowy mięśnia sercowego w modelach noworodkowych.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących mechanistycznej roli wirów wewnątrzsercowych w rozwoju serca.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki obrazowania w celu standaryzacji analizy.
- Analityka: Zapewnia obiektywne pomiary wielkości i morfologii wirów do porównania różnych stanów.
- Badania translacyjne: Łączy wczesne odkrycia z przedkliniczną walidacją biomarkerów w populacjach pediatrycznych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia możliwość ponownego wykorzystania obrazowania w ramach bieżących inicjatyw B&R w dziedzinie sercowo-naczyniowej.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w walidacji celów kardiologicznych.
- Wartość operacyjna: Oferuje zestandaryzowane, skalowalne i nieinwazyjne przepływy pracy obrazowania w badaniach neonatologicznych.
- Wartość strategiczna: Umożliwia wcześniejsze podejmowanie decyzji go/no-go oraz efektywne pod kątem kapitałowym zarządzanie portfolio w pediatrycznych programach sercowo-naczyniowych.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój biomarkerów kardiologicznych i kandydatów na terapeutyki.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w echokardiografii o wysokiej częstotliwości klatek oraz w obrazowaniu serca noworodków.
- Zależne od dostępu do zaawansowanej aparatury ultradźwiękowej i oprogramowania analitycznego do BSI.
- Wymaga międzyzespołowej standaryzacji protokołów obrazowania i interpretacji danych.
- Może wymagać adaptacji do zastosowania w różnych modelach noworodkowych i pediatrycznych.
- Jakość obrazu oraz stabilność pacjenta mogą ograniczać akwizycję danych u noworodków w stanie niestabilnym.
