Forskare har utvecklat en ny intravaskulär avbildningsteknik som en dag kan användas för att upptäcka kranskärl som troligen kommer att leda till hjärtinfarkt. Hjärtattacker utlöses ofta när en instabil plack brister och blockerar sedan en större artär som transporterar blod och syre till hjärtat.

"Om instabila kranskärl kunde upptäckas innan de brister, farmakologiska eller andra behandlingar kan påbörjas tidigt för att förhindra hjärtattacker och rädda liv, "sade forskargruppsledaren Seemantini Nadkarni från Wellman Center for Photomedicine vid Massachusetts General Hospital." Vår nya bildteknik utgör ett stort steg mot att uppnå detta. "

I tidskriften The Optical Society (OSA) Biomedicinsk optik Express , forskarna rapporterar en preklinisk demonstration av deras nya intravaskulära laserfläckbildningsteknik (ILSI) i en levande djurmodell. De visar, för första gången, att ILSI kan identifiera de distinkta mekaniska särdragen hos plack som mest sannolikt kommer att brista under fysiologiska förhållanden för hjärtrörelse, blodflöde och andning.

"Att minska dödligheten från hjärtinfarkt i den allmänna befolkningen kräver en omfattande screeningstrategi för att identifiera riskpatienter och upptäcka högrisk sårbara plack medan de kan behandlas, "sa Nadkarni." Genom att tillhandahålla den unika förmågan att mäta mekanisk stabilitet - en kritisk måttstock för att upptäcka instabila plack - är ILSI redo att tillhandahålla ett nytt tillvägagångssätt för koronarbedömning. "

Fånga mekanisk stabilitet av plack Även om intravaskulär teknik har utvecklats för att utvärdera mikrostrukturella egenskaper hos instabila plack, senaste studier har visat att mekaniska egenskaper, förutom mikrostrukturella och kompositionsegenskaper, påverka plackbrott.

"Mätning av plackets mekaniska egenskaper är avgörande för att identifiera instabila plack med benägenhet för bristning och efterföljande hjärtinfarkt, "sa Nadkarni." ILSI ger den unika förmågan att kvantifiera ett index över mekaniska egenskaper hos kranskärl, vilket ger en direkt bedömning av mekanisk stabilitet. "

För att uppskatta mekaniska egenskaper, ILSI använder laserfärgade mönster som bildas när laserljus sprids från vävnad. När den ses med en höghastighetskamera, fläckarna fluktuerar i tid på grund av plackets viskoelastiska egenskaper. Detta gör att forskarna kan mäta och diskriminera de mekaniska egenskaperna hos instabila plack, som tenderar att vara rika på lipider.

"För denna nya studie, vi utvecklade en intravaskulär kateter med liten diameter som innehåller en optisk fiber som levererar ljus till kransartärväggen, "sa Nadkarni." Vi använde också ett fiberpaket med liten diameter, polarisator och GRIN -lins för att avbilda de reflekterade fläckmönstren på en CMOS -sensor. "

För preklinisk testning, forskarna utvärderade förmågan hos deras ILSI -instrument att upptäcka instabila plack i en mänsklig koronar till svinxenograftmodell. Detta modellsystem använder mänskliga kranskärl som är suturerade på det slående hjärtat hos en bedövad levande gris. De bedömde de mekaniska egenskaperna hos plack inuti artärerna genom att beräkna hastigheten, eller tidskonstant, av fluktuationer i fläckmönstrets intensitet och jämförde sedan deras resultat med histopatologiska fynd.

"Tidskonstanterna på instabila plack var signifikant och tydligt lägre än andra stabila plack i kransväggen, "sa Nadkarni." Dessa resultat visade den utsökta diagnostiska känsligheten och specificiteten hos ILSI för att detektera humana lipidpoolplack som mest sannolikt skulle brista under fysiologiska förhållanden. "

Forskarna säger att den nya tekniken enkelt kan integreras med andra intrakoronära tekniker som optisk koherens -tomografi eller intravaskulärt ultraljud för att kombinera de mekaniska fynden från ILSI med morfologisk information för att förbättra utvärderingen av plackstabilitet.

Forskarna planerar att fortsätta utvärdera förmågan hos deras ILSI -instrument för snabb bedömning av koronar kärl hos levande djur. När dessa prekliniska studier är klara, de kommer att bedöma kateterns säkerhet för användning hos människor och sedan börja processen med att få myndighetsgodkännande för klinisk användning.