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。随着具有高龄和预先存在的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是一种必不可少的筛查工具，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实用性，因此只有不到三分之一的捐赠者可以使用它，他们有患CAD的风险。

为了克服这一限制，已经开发出一种称为“非原位心脏灌注”(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素，ESHP允许医生监测心脏的性能并筛查体外的任何缺陷。然而，已知在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，由法国巴黎萨克雷大学的Elise Colin教授领导的一组研究人员引入了一种安全且无创的光学技术，该技术可以在ESHP期间对供体心脏中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)，该技术用于检测移动红细胞的多重散射。

在这项研究中，研究人员提高了LSOCI观察心脏小血管的成像能力。因此，所提出的方法使用特定的极化过滤过程分析心脏中的血流，该过程可以抑制表面散射。因此，用于成像过程的时变斑点图案主要是由外周血管内移动的红细胞上的多次散射产生的。

“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，”Colin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，他们使用安装在固定在灌注模块上方的关节臂上的激光和相机 - 包含供体心脏 - 来生成和分析快速变化的斑点模式。

为了克服由于心脏跳动而跟踪脉管系统的挑战，研究人员使用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，以构建一组框架，描绘相似心脏位置的脉管系统。然后使用其他图像优化此序列中的每个图像，以减少噪点并增强细节。优化的图像代表了不同时间点的脉管系统，研究人员使用一系列这样的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。在未来，这种技术可以潜在地识别表明潜在心脏病的心肌灌注异常，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技术提供了供体心脏内血液循环的成像，对于识别安全且适合移植的心脏具有重要意义。

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