借助新型激光成像技术，科学家能高效确定供体心脏是否适合移植

2023-04-27 15:48

近日，法国一组研究人员发现，一种新的激光成像技术将有望确定哪些供体心脏适合移植，哪些供体心脏会导致不良结果。更难得的是，它不许需要进行冠状动脉造影，也无需使用可能会损害移植心脏的造影剂。初步研究结果已发表在2023年4月的《生物医学光学杂志》（JBO）上。

激光散斑成像能够可视化跳动供体移植心脏的血管细节，用于体外生存能力评估（图片来源：Plyer等研究人员，JBO）

根据以往经验，严重冠状动脉疾病（CAD）是心脏移植术后，会否发生原发性移植物衰竭和早期死亡的关键决定因素。而随着捐赠者群体的标准扩大，在进行心脏移植分配前，心脏筛查的重要性正愈加凸显。由于等待心脏移植的名单很长，人们迫切希望找到筛选捐赠心脏（供体心脏）的方法，以确定它们的生存能力和潜在的并发症。

然而，当下被视作供体心脏评估“金标准”的侵入性冠状动脉造影，实际上只有大约三分之一的供体心脏会采用这种方式进行检查。离体心脏灌注（ESHP）研究则可以在供体心脏从供体中取出后进行，这种方法中使用的造影剂会使心脏衰老退化。

正因如此，研究人员们一直在寻找一种更优的方法来更好地保存心脏。

上述法国团队最近研究了一种基于激光散斑的非接触式成像技术，该技术可以在不需要对比的情况下评估心脏血管的结构和功能。研究人员建立了激光散斑正交对比成像（LSOCI）技术，用于选择性检测运动红细胞的多次散射。激光聚焦在供体心脏上，移动粒子的背向散射光可以用相机观察到，这产生了模糊效果，可以作为血管和周围组织之间的对比。

作为一种全视野光学技术，LSOCI能够创建具有实时成像能力的整个心脏外周血管的高分辨率成像。来自法国巴黎萨克雷大学的Elise Colin教授在国际光学与光子学学会（SPIE）的一份声明中解释称：“光学技术可以实时对心脏的整个外周血管系统进行高分辨率成像。”

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导致的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，他们拍摄了一系列的图像，并建立起了一套描绘心脏相似位置血管系统的框架。然后通过使用其他图像对该序列中的每个图像进行优化，减少了噪声并增强了细节。

优化后的图像代表了不同时间点的血管系统。研究人员就是使用一系列这样的图像，在几秒钟内将小到100微米的血管系统可视化，并精确地显示血液循环。在未来，这项技术将有望用于识别心肌灌注异常，以及表征潜在的心脏疾病（如冠状动脉疾病）。