激光散斑成像可以识别适合移植的心脏

在大多数情况下，心脏移植后移植物衰竭可归因于严重冠状动脉疾病等异常。随着具有高龄和既往心脏病等更广泛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。有创冠状动脉造影是一种重要的筛查工具，可以检测冠状动脉疾病(CAD)，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它的效用，所以只有不到三分之一的捐赠者有患CAD的风险。

为了克服这一限制，一种新的心脏保存程序被称为“非原位心脏灌注”(ESHP)。通过血管向心脏提供含氧营养物质，ESHP允许医生监测心脏的表现，并筛查身体外的任何缺陷。然而,冠状动脉造影已知在ESHP期间进行的手术会损害心脏并导致原发性移植物衰竭。因此，需要其他冠状动脉成像工具来识别供体心脏中的异常血流，并确定其是否适合移植。

如《生物医学光学杂志(JBO)来自法国巴黎萨克雷大学的Elise Colin教授领导的一个研究小组介绍了一种安全、非侵入性的光学技术，可以在ESHP期间对供体心脏的冠状动脉血液循环进行成像。该方法利用了最近开发的散斑成像技术，即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。

在本研究中，研究人员提高了LSOCI的成像能力以观察小血管在心里。因此，所提出的方法使用特定的极化过滤过程来分析心脏中的血流，该过程允许抑制表面散射。因此，用于成像过程的时变散斑图主要是由运动时的多次散射产生的红细胞周围血管内。

“光学技术允许对整个心脏周围血管系统进行实时高分辨率成像，”科林说。

为了验证这种方法，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，他们将激光和摄像机安装在一个固定在灌注模块(包含供体心脏)上方的关节臂上，生成并分析快速变化的斑点模式。

为了克服由于心脏跳动而追踪血管系统的挑战，研究人员进一步优化了一种称为多周期增强信噪比(MPE-SNR)的方法。随着时间的推移，他们拍摄了一系列图像，建立了一套描绘心脏相似位置血管系统的框架。然后使用其他图像对该序列中的每个图像进行优化，以减少噪声并增强细节。优化后的图像表示脉管系统在不同的时间点，研究人员使用一系列这样的图像在几秒钟内可视化小到100微米的血管系统。

新开发的成像技术可以精确地显示血液循环。在未来，这项技术可以潜在地识别心肌灌注异常，表明潜在的心脏疾病，如冠状动脉疾病。

根据北卡罗来纳大学教堂山分校教授艾米·奥尔登伯格的说法JBO副编辑:“这种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，对识别安全且适合移植的心脏具有重要意义。”