激光散斑成像可以识别适合移植的心脏

在大多数情况下，心脏移植后的移植失败可归因于严重的冠状动脉疾病等异常。随着具有高龄和既往心脏病等扩展标准的捐赠者有资格进行心脏移植，仔细筛查先天性异常变得至关重要。侵入性冠状动脉造影术是一种重要的筛查工具，可以检测冠状动脉疾病 (CAD)，这是一种以心脏动脉中胆固醇沉积为特征的疾病。然而，后勤方面的挑战限制了效用，因此只有不到三分之一的有患 CAD 风险的捐赠者使用了它。

为了克服这一局限性，开发了一种称为“异位心脏灌注”(ESHP)的新心脏保存程序。通过允许通过血管向心脏供应含氧营养物质，ESHP 允许医生监测心脏的性能并筛查其是否存在体外的任何缺陷。然而，众所周知，在 ESHP 期间进行的冠状动脉造影会损害心脏并导致原发性移植物失败。因此，需要替代冠状动脉成像工具来识别供体心脏中的异常血流并确定其移植资格。

据《 生物医学光学杂志》 (JBO)报道，法国巴黎萨克雷大学 Elise Colin 教授领导的一组研究人员介绍了一种安全且无创的光学技术，可以在 ESHP 期间对供体心脏的冠状动脉血液循环进行成像。该方法利用最近开发的散斑成像技术，称为激光散斑正交对比成像 (LSOCI)，该技术被开发用于检测移动红细胞的多重散射。

在这项研究中，研究人员改进了 LSOCI 观察心脏小血管的成像能力。因此，所提出的方法使用允许抑制表面散射的特定极化过滤过程来分析心脏中的血流。因此，用于成像过程的时变散斑图案主要是由外周血管内移动的红细胞的多次散射产生的。

“光学技术可以实时对心脏的整个外周脉管系统进行高分辨率成像，”科林说。

为了测试这种方法，研究人员开发了一种临床模型来研究移植前供体心脏的冠状动脉循环。然后，他们使用激光和安装在固定在灌注模块上方的铰接臂上的照相机——灌注模块包含供体心脏——以生成和分析快速变化的散斑图案。

为了克服由于心脏跳动而导致的脉管系统跟踪挑战，研究人员使用一种称为多周期增强信噪比 (MPE-SNR) 的方法进一步优化了该技术。随着时间的推移，他们拍摄了一系列图像，以构建一组描绘心脏位置相似的脉管系统的框架。然后使用其他图像优化此序列中的每个图像，以减少噪声并增强细节。优化后的图像代表不同时间点的脉管系统，研究人员使用一系列此类图像在几秒钟内可视化小至 100 微米的脉管系统。

新开发的成像技术可实现血液循环的精确可视化。将来，这项技术可能会识别出心肌灌注异常，这些异常表明潜在的心脏病，例如冠状动脉疾病。

北卡罗来纳大学教堂山分校教授兼 JBO 副主编 Amy Oldenburg 表示，“基于激光散斑的非接触式技术提供了供体心脏内血液循环的成像，对于识别安全和合适的心脏具有重要意义用于移植。”

希望这些发现可以使需要这种挽救生命的患者的心脏移植手术更安全、更成功。