Onderzoekers hebben een nieuwe intravasculaire beeldvormingstechniek ontwikkeld die ooit zou kunnen worden gebruikt om coronaire plaques op te sporen die waarschijnlijk tot een hartaanval kunnen leiden. Hartaanvallen worden vaak veroorzaakt wanneer een onstabiele plaque scheurt en vervolgens een belangrijke slagader blokkeert die bloed en zuurstof naar het hart transporteert.

"Als onstabiele coronaire plaques kunnen worden gedetecteerd voordat ze scheuren, farmacologische of andere behandelingen kunnen vroeg worden gestart om hartaanvallen te voorkomen en levens te redden, "zei onderzoeksteamleider Seemanini Nadkarni van het Wellman Center for Photomedicine in het Massachusetts General Hospital. "Onze nieuwe beeldvormingstechniek is een belangrijke stap om dit te bereiken."

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Biomedische Optica Express , de onderzoekers rapporteren een preklinische demonstratie van hun nieuwe intravasculaire laser speckle imaging (ILSI) techniek in een levend diermodel. Ze laten zien, Voor de eerste keer, dat ILSI de verschillende mechanische kenmerken kan identificeren van plaques die het meest waarschijnlijk scheuren onder fysiologische omstandigheden van hartbeweging, doorbloeding en ademhaling.

"Het verminderen van de mortaliteit door hartaanvallen in de algemene bevolking vereist een uitgebreide screeningstrategie om risicopatiënten te identificeren en kwetsbare plaques met een hoog risico op te sporen terwijl ze kunnen worden behandeld, "Zei Nadkarni. "Door de unieke mogelijkheid te bieden om mechanische stabiliteit te meten - een kritische maatstaf bij het detecteren van onstabiele plaques - is ILSI klaar om een ​​nieuwe benadering te bieden voor coronaire beoordeling."

Vastleggen van mechanische stabiliteit van plaques Hoewel er intravasculaire technologieën zijn ontwikkeld om microstructurele kenmerken van onstabiele plaques te evalueren, recente studies hebben aangetoond dat mechanische kenmerken, naast microstructurele en compositorische kenmerken, plaqueruptuur beïnvloeden.

"Meting van de mechanische eigenschappen van plaque is cruciaal bij het identificeren van onstabiele plaques met een neiging tot scheuren en daaropvolgende hartaanvallen, " zei Nadkarni. "ILSI biedt de unieke mogelijkheid om een ​​index van mechanische eigenschappen van coronaire plaques te kwantificeren, waardoor een directe beoordeling van de mechanische stabiliteit wordt verkregen."

Om mechanische eigenschappen te schatten, ILSI maakt gebruik van laserspikkelpatronen die worden gevormd wanneer laserlicht uit weefsel wordt verstrooid. Wanneer bekeken met een hogesnelheidscamera, de spikkels fluctueren in de tijd door de visco-elastische eigenschappen van de plaque. Hierdoor kunnen de onderzoekers de mechanische eigenschappen van onstabiele plaques meten en onderscheiden, die vaak rijk zijn aan lipiden.

"Voor dit nieuwe onderzoek we hebben een intravasculaire katheter met een kleine diameter ontwikkeld die een optische vezel bevat die licht afgeeft aan de wand van de kransslagader, " zei Nadkarni. "We gebruikten ook een vezelbundel met een kleine diameter, polarisator en GRIN-lens om de gereflecteerde spikkelpatronen op een CMOS-sensor af te beelden."

Voor preklinische testen, de onderzoekers evalueerden het vermogen van hun ILSI-instrument om onstabiele plaques te detecteren in een menselijk coronair tot zwijnen xenotransplantaatmodel. Dit modelsysteem maakt gebruik van menselijke kransslagaders die worden gehecht aan het kloppende hart van een verdoofd levend varken. Ze beoordeelden de mechanische eigenschappen van plaque in de slagaders door de snelheid te berekenen, of tijdconstante, van fluctuaties in de intensiteit van het spikkelpatroon en vergeleken hun resultaten met histopathologische bevindingen.

"De tijdconstanten in onstabiele plaques waren significant en duidelijk lager dan andere stabiele plaques in de coronaire wand, " zei Nadkarni. "Deze resultaten demonstreerden de voortreffelijke diagnostische gevoeligheid en specificiteit van ILSI voor het opsporen van menselijke lipidepoolplaques die het meest waarschijnlijk zouden scheuren onder fysiologische omstandigheden."

De onderzoekers zeggen dat de nieuwe techniek gemakkelijk kan worden geïntegreerd met andere intracoronaire technologieën zoals optische coherentietomografie of intravasculaire echografie om de mechanische bevindingen van ILSI te combineren met morfologische informatie om de evaluatie van plaquestabiliteit te verbeteren.

De onderzoekers zijn van plan door te gaan met het evalueren van het vermogen van hun ILSI-instrument voor een snelle beoordeling van de coronaire vasculatuur bij levende dieren. Zodra deze preklinische onderzoeken zijn voltooid, zij zullen de veiligheid van de katheter voor gebruik bij mensen beoordelen en vervolgens beginnen met het verkrijgen van wettelijke goedkeuring voor klinisch gebruik.