血管研究における機能イメージングのためのマルチスペクトル光音響断層撮影

要約

本プロトコルは、 インビボ ヒト皮膚血管系のマルチスペクトル光音響画像の取得を記載する。これらには、機能分析の対象となる発色団と見なされるヘモグロビンとメラニンの定量が含まれます。

要約

微小循環障害は、さまざまな疾患プロセスで認識されており、血管研究におけるこの成長テーマの根底にあります。近年、ライブイメージングシステムの開発は、臨床的関心と応用を備えたリアルタイムで定量化可能なエンドポイントを提供できる新しい機器を作成することを目的として、基礎研究と臨床研究の両方で(分析)ペースを設定しました。近赤外分光法(NIRS)、陽電子放出断層撮影法(PET)、コンピューター断層撮影法(CT)、磁気共鳴画像法(MRI)などの技術が利用可能ですが、コスト、画像の解像度、およびコントラストの低下が共通の課題として認識されています。光音響断層撮影(OT)は、最先端の光吸収および空間分解能容量(マイクロメートルの光学分解能からミリメートルの音響分解能まで)と組織の深さを組み合わせた、血管機能イメージングの新しい視点を提供します。本研究では、マルチスペクトル光音響断層撮影(MSOT)の機能イメージングへの適用性を検証しました。このシステムは、Nd:YAGレーザーによって励起される調整可能な光パラメトリック発振器(OPO)を使用し、680nmから980nmの波長で3Dプローブによって感知された励起パルスを提供します。人間の前腕から得られた画像は、特定の発色団の応答に基づいて、特定のアルゴリズム(メーカーのソフトウェア内で提供される)によって再構築されました。最大酸素化ヘモグロビン(Max HbO₂)および脱酸素化ヘモグロビン(Max Hb)、総ヘモグロビン(HbT)、および血管密度(μVu)、ユニット間平均距離(ζAd)、および毛細血管血液量(^mm3)に対する平均酸素飽和度(mSO2)をこのシステムを使用して測定できます。このOTシステムで見られる適用可能性は関連しています。継続的なソフトウェア開発により、このイメージングシステムの有用性は確実に向上します。

概要

心血管疾患は世界中で再発する死因のトップであり、あらゆる医療システムにとって大きな負担となっています^1,2。テクノロジーは、心臓と血管の基本的な病態生理学の理解の拡大に大きく貢献しており、より正確な診断ツールと、病気の早期発見とより効果的な管理の可能性を提供しています。イメージング技術は、心臓および主要血管の性能を測定するだけでなく、はるかに小さなスケールで、毛細血管密度、局所灌流および体積、および内皮機能障害などの特性を計算する可能性を提供します。これらの技術は、直接的な臨床応用を伴う血管生物学への最初の定量的洞察を提供しました。毛細血管密度、局所灌流の減少、または閉塞の変化は虚血状態に対応している可能性が高く、イメージングの役割の増大を説明するのに役立ち、心血管の研究と実践に不可欠なツールになります^3,4,5。

近年、機能イメージングは、超音波(米国)近赤外分光法(NIRS)、陽電子放出断層撮影(PET)、コンピューター断層撮影(CT)、および磁気共鳴画像法(MRI)をいくつかのよく知られた例として、技術革新のペースを設定してきました。ただし、コストや患者の安全性(および....

プロトコル

実験プロトコルは、以前に大学の健康科学部の倫理委員会(EC。ECTS/P10.21)。手順は、人間の研究のために定義された優れた臨床実践の原則を完全に尊重しました¹³。平均年齢32.8歳±11.9歳の男女6人の健康な参加者(男女あたりn = 3)の便利なサンプルが大学コミュニティから選ばれました。選ばれた参加者は、正常血圧で非喫煙者であり、投薬や栄養補助食品を含まない必要がありました。血圧、心頻度、ボディマス指数も登録されました。すべての参加者は、研究の目的と期間を事前に知らされ、インフォームド書面による同意を提供しました。

注:この研究は、MSOTAcuity( 材料表を参照)を使用して実施され、今後は光音響イメージングプラットフォームとして参照されます。

1. 取得準備

注: 以下の実験的な説明では、画面コマンドは太字で表示されています。

1. 件名情報の読み込み:光音響イメージング機器の電源を入れます。機材のウォーミングアップ中に、参加者情報を紹介します。ソフトウェアのメインウェルカムウィンドウが開き、 スキャンの概要が表示されます。 患者IDをクリックした後、デー....

結果

光音響イメージングによって提供されるデータは、後処理されたエクスポート画像(図2)およびプロットされたデータ(図3)で分析できます。ここでの目的は、光音響機能イメージングの操作を紹介し、より一般的に知られている血管研究におけるその応用を探求することでした。そのために、安静時と主要供給動脈の200 mmHg閉塞後に取得した画像を?.......

ディスカッション

このプロトコルは、3Dカッププローブの安定化に必要な適切な位置決め(参加者、プローブ)から画像取得、ROI選択、画像の再構成と分析まで、この新しい光音響イメージング機器を操作するための実用的な要件と見なされる作業手順を強調しています。

提案された実験的アプローチは、動的条件下で得られた画像と一緒に「瞬間的な」取得を使用して、in vivoヒト血.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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		Self designed and assemble
Ultrasound gel	Parker Laboratories	308
Waxing cream	Veet	kkdg08hagd