$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Известно, что нарушение функции сосудов играет роль как при сердечно-сосудистых, так и при несосудистых заболеваниях (например, при болезни Альцгеймера). Таким образом, методы оценки функции сосудов приобретают все большее значение при многих заболеваниях для диагностики, мониторинга и профилактики дальнейших осложнений. Однако очевидно, что одной визуализации присутствия сосудов недостаточно; Вместо этого визуализация сосудов должна предоставлять информацию о функции сосудов (т.е. о кровотоке). Однако обнаружение кровотока может быть затруднено, в зависимости от конкретного органа, ткани или области, представляющей интерес. Обнаружение кровотока часто требует, чтобы сигнал сначала проник через более поверхностные ткани, такие как кость в случае сосудистой сети головного мозга. Визуализация также должна быть выполнена с разрешением, подходящим для конкретной задачи. Например, методы с низким разрешением могут обеспечить глобальные значения перфузии, но более высокое разрешение необходимо для мониторинга конкретных сосудов или понимания изменений перфузии по отношению к сосудистой структуре. Было разработано множество технологий, которые преодолевают эти трудности для успешного измерения функции сосудов. Каждая статья в этой коллекции методов представляет собой уникальную и инновационную технику визуализации сосудов, которая оценивает кровоток и/или доставку кислорода к определенным органам, тканям или областям, представляющим интерес.
В первой статье Tang и Kim1 используют лазерную допплеровскую визуализацию, распространенный клинический метод, для оценки глобальной перфузии в подушечке стопы мыши на модели ишемии задних конечностей. Несмотря на то, что этот метод не позволяет визуализировать основную сосудистую структуру, их исследование элегантно демонстрирует, что визуализация с высоким разрешением не всегда практична или необходима для получения ценной функциональной информации. Основным ограничением лазерной допплеровской визуализации является относительно небольшая глубина сканирования, но этот метод позволяет отслеживать периферическую перфузию в конечностях или пальцах. Он также может быть адаптирован для использования в более очаговых областях (например, для проверки заживления ран или определения тяжести ожога).
Hage et al.2 демонстрируют, что альтернатива функциональной МРТ, функциональное транскраниальное допплеровское ультразвук, может измерять функцию мозга в режиме реального времени. Они иллюстрируют, как локализовать и визуализировать среднюю мозговую артерию путем позиционирования ультразвукового зонда как вручную, так и с помощью фиксирующего устройства. Ограничивая визуализацию только этим единственным сосудом, они получают временные измерения скорости крови с высоким разрешением, а не пространственное изображение сосуда. Поскольку средняя мозговая артерия снабжает большую часть полушария головного мозга, временной ход кровотока может быть использован для оценки нейронной активации. Этот метод широко применяется для мониторинга функции мозга во время различных состояний (например, во время задержки дыхания или хирургического вмешательства) или других видов деятельности (например, физических упражнений).
Baranger et al.3 представляют сверхбыструю доплеровскую визуализацию. Этот метод представляет собой усовершенствование в технологии ультразвуковой визуализации, которое увеличивает частоту кадров изображения (до 10 000 Гц) и пространственное разрешение (до 50 мкм). Этот метод позволяет создавать на основе Допплера карту кровотока для всего поля зрения, тем самым предоставляя информацию как о скорости кровотока, так и о сосудистой структуре в одном изображении. Метод также может быть адаптирован для визуализации на глубине 15–20 см, хотя для этого требуется уменьшение пространственного разрешения до 1 мм. Сверхбыстрая допплеровская визуализация позволяет получить отдельные кадры достаточно быстро, чтобы увидеть кровоток в движущихся органах, таких как сердце. Основным недостатком этой методики является то, что большинство сверхбыстрых ультразвуковых сканеров выдают только 2D-изображения.
Granja et al.4 представляют еще одну новую технологию — мультиспектральную оптоакустическую томографию. Оптоакустика сочетает в себе оптическую визуализацию с ультразвуком; Ткани возбуждаются лазерными импульсами видимого и ближнего инфракрасного диапазона, которые генерируют термоупругие расширения, которые обнаруживаются ультразвуковым преобразователем как акустические сигналы. Разные длины волн вызывают разные реакции от разных тканей; Настраиваясь на определенные длины волн, этот метод обнаруживает и дифференцирует сигналы как от насыщенного кислородом, так и от дезоксигенированного гемоглобина и строит карту сосудистой структуры. Хотя этот метод не предоставляет никакой информации о кровотоке, он позволяет получить уникальное и, возможно, более прямое считывание сосудистой функции — уровня оксигенации крови при протекании через ткань. Несмотря на то, что методика ограничена поверхностными сканированиями (до глубины до 15 мм) и небольшими объемами (15мм3), она обладает большим потенциалом для мониторинга ишемии.
Фазово-контрастная МРТ обычно используется для количественной оценки кровотока у взрослых, но Goolaub et al.5 демонстрируют, как этот метод может быть адаптирован для получения измерений кровотока плода. В частности, они сочетают в себе коррекцию движения, ускоренную визуализацию и альтернативный метод кардиологического гейтинга, чтобы обеспечить визуализацию основных сосудов плода (т.е. аорты, артериального протока, главной легочной артерии и верхней полой вены). Благодаря этим достижениям они получают как анатомию сосудов, так и информацию о кровотоке у плода в течение третьего триместра. Эта визуализация обеспечивает критически важный мониторинг здоровья плода и может обнаружить изменения в кровотоке плода, которые указывают на серьезные патологии плода, такие как врожденные пороки сердца и задержка роста плода.
В совокупности методы, включенные в эту коллекцию методов, представляют собой разнообразный набор технологий визуализации, которые позволяют количественно оценить функцию сосудов. Эти методы охватывают различные органы и ткани, представляющие интерес, и каждый из них может быть расширен для применения в различных заболеваниях, в том числе как в клинических, так и в доклинических условиях. Технологии обработки изображений постоянно совершенствуются, модифицируются для новых применений и адаптируются к конкретным потребностям. Мы ожидаем, что эта коллекция методов поможет специалистам по сосудам и визуализации понять стремительный прогресс в мониторинге сосудистой функции.