レーザースペックルイメージングでドナーの心臓を評価する

もともと赤血球から光がどのように散乱するかを検出するために開発されたイメージング技術が、フランスの研究者によって改良され、心臓の保存や保存に使用される処置である体外心臓灌流（ESHP）中にドナー心臓の冠状血液循環を安全にイメージングできるようになりました。ふるい分け。 レーザースペックル直交コントラストイメージング（LSOCI）として知られるこの新しい技術は、心臓のすべての末梢血管の非侵襲的高解像度イメージングをリアルタイムで可能にし、移植される臓器の品質に関する貴重な情報を医師に提供できる可能性があります。 。

「このような動的スペックル技術は長い間存在していました」とパリ・サクレー大学と新興企業ITAE Medical Researchのチームリーダー、エリーゼ・コリン氏は説明する。鼓動する心臓のような大きな動きのある物体に適用すると、血液活動の画像を取得することができました。」

心臓移植手術後の移植片不全は、冠状動脈疾患などのドナー臓器の異常が原因で発生することがあります。 これらの異常のリスクは、年齢とともに、または既存の心臓疾患のある患者では増加します。 したがって、臓器が移植の対象となるかどうかを判断するには、そのような状態を注意深くスクリーニングすることが不可欠です。

近年、ESHPにより体外で心臓を評価できるようになりました。 ここでは、酸素を含む栄養素が血管を介してドナー心臓に供給された後のドナー心臓のパフォーマンスを医師が監視します。 問題は、ESHP（冠動脈疾患のスクリーニング）中に冠動脈造影を行うと心臓に損傷を与える可能性があることです。 したがって、ドナー臓器の異常な血流を特定するための代替画像技術が必要とされています。

この研究で使用された LSOCI 技術は、物体の表面または体積がレーザーなどのコヒーレント光で照らされたときに発生する多くの建設的および破壊的干渉から生じるスペックル画像を分析します。 これらの画像で研究者らは、コリン氏が「ぼかし関数」の一種と説明するスペックル コントラスト パラメータに注目しています。 「この技術が開発された赤血球の場合のように、信号を生成する散乱体が動いている場合、これはさらに重要になります」と彼女は説明します。

Colin らは現在、心臓内の小さな血管を観察できるように LSOCI を改良しました。 Journal of Biomedical Opticsで詳しく説明されているこの新しい方法は、より多重散乱を受けた光波間の相互作用を促進する特定の偏光フィルターを使用して、臓器内の血流を分析することができます。 これらの相互作用は通常、血管の深部で発生します。これは、表面光散乱が抑制されることを意味します。 したがって、生成されるスペックル パターンは主に、血管内で移動する赤血球の多重散乱によって生成されます。

心臓のように周期的に動く器官の場合、研究者は器官全体の動きの影響を受けることなくブラー関数を計算できる必要があります。 これを行うために、Colin 氏らは、心拍のさまざまな期間に沿って画像間の動きが最も少ない画像を選択できるアルゴリズムを開発しました。

「結果として得られる画像には、たとえば放射画像と同じ情報が含まれていないことを理解することが重要です」と彼女は Physics World に語った。 「生成される画像は赤血球の動きの画像であり、心臓の鼓動が停止すると、画像には血管が見えなくなります。」

取得された画像は、さまざまな時点での心臓の血管構造を表しており、これらの画像のシーケンスを分析することで、この技術を使用して、わずか数秒で 100 μm ほどの小さな血管構造を視覚化できます。 したがって、潜在的な心臓病を示す心筋灌流異常を特定するために使用できる可能性がある、と研究者らは述べている。

極薄の e-tattoo により継続的な心臓モニタリングが可能

「この情報は医師にとって、移植される臓器の品質を評価できるようになるため貴重です」とコリン氏は言う。 「このような情報は、年齢制限がそれほど厳しくない移植片の使用を検討できるようになるため重要です。なぜなら、私たちは現在、これらのドナー臓器の健康状態を評価するための事後評価方法を持っているからです。このことの間接的な結果は、ドナー臓器の数が増加することです。」移植の可能性もある。」

Colin 氏らは現在、その技術に基づいた時間的校正方法の特許出願を進めているところだが、特に画像強調方法に関してその概念を検証する必要があると述べている。 「これが完了すると、医師は定量化された医療指標を含む画像に確実にアクセスできるようになります。つまり、システム間の値が時間の経過とともに比較できることになります」と Colin 氏は言います。 「私たちは偏光の最適化についても研究を続けていきたいと考えています。これにより、最高のコントラストを実現し、3次元情報の取得に向けて進むことができるでしょう。」