Multispektrale optoakustische Tomographie zur funktionellen Bildgebung in der Gefäßforschung

Dieses Protokoll mit optoakustischer Technologie ermöglicht es uns, den vaskulären Status eines Patienten in Echtzeit mit funktioneller Bildgebung zu beurteilen. Und wir können 3D-Bildscans untersuchen, die unter statischen oder dynamischen Bedingungen aufgenommen wurden. Das potenzielle Interesse eines solchen Ansatzes ist enorm und wirkt sich auf viele gesundheitsbezogene Bereiche aus.

Das System bietet eine lebendige In-vivo-Visualisierung der Gefäßstruktur der Haut in verschiedenen Tiefen. Das bedeutet, dass wir sowohl auf den Hautplexus zugreifen können, auf den oberflächlichen als auch auf den tieferen, obwohl dies einige wiederholte Erfahrungen vom Bediener erfordert. Mit einer detaillierten, wirklich funktionellen Bildgebung ist eine Früherkennung und Charakterisierung mikrovaskulärer Beeinträchtigungen möglich und kann als Diagnoseinstrument oder Follow-up-Protokoll integriert werden, um den Krankheitsverlauf und/oder die Auswirkungen der Behandlung zu bewerten. Um Probandeninformationen zu laden, schalten Sie zunächst das optoakustische Bildgebungsgerät ein.

Während sich die Ausrüstung aufwärmt, stellen Sie die Teilnehmerinformationen vor. Das Hauptwillkommensfenster der Software öffnet sich mit der Scan-Übersicht. Geben Sie Daten ein, nachdem Sie auf Patienten-ID geklickt haben, und beenden Sie die Anwendung, indem Sie auf Select drücken.

Stellen Sie sicher, dass der Laser bereit ist, indem Sie den Gerätebildschirm überprüfen. Nach der Aufwärmzeit muss die Laserstatusleiste auf dem Gerätebildschirm vom Laser-Standby-Modus wechseln. Wählen Sie im Untersuchungsbildschirm die Voreinstellung für die optoakustische Erfassung, Hämoglobin, Oxyhämoglobin und Melanin.

Drücken Sie das Fußpedal des Laserschalters und warten Sie auf die Selbstkontrolle der Laserleistung. Nach einigen Sekunden erscheint ein Fenster mit dem aktuellen Laserstatus mit einem Checkup-Bericht Lassen Sie dieses Fenster durch Drücken der verfügbaren OK-Taste los. Akklimatisieren Sie den Teilnehmer an die Laborumgebung und wählen Sie eine bequeme Position, um unnötige Bewegungen zu minimieren.

Stellen Sie sicher, dass der zu scannende Bereich zuvor gereinigt wurde. Tragen Sie eine dünne Schicht Ultraschallgel auf die 3D-Tasse auf. Die Bildstabilisierung wird erreicht, indem der 3D-Becher in der gewünschten Bildposition am Unterarm des Probanden gehalten wird.

Nachdem Sie den 3D-Becher auf den interessierenden Bereich gelegt haben, verriegeln Sie die stabilisierende Armsperre teilweise für die Bildaufnahme. Wählen Sie den anatomischen Bereich für die Aufnahme von Basisbildern aus. Für Erkundungszwecke wird der ventrale Unterarm empfohlen.

Üben Sie minimalen Druck auf die Bildgebungsstelle aus, damit höhere Druckanzeigen ordnungsgemäß erfasst werden können. Wenn die Bildstabilität maximiert ist, erfassen Sie einen Schnappschuss des Bereichs, indem Sie die Schnappschusstaste auf dem Touchscreen drücken. Erfassen Sie den Baseline-Kontrollscan.

Um das postokklusive reaktive Hyperämiemanöver zu beobachten, ist es notwendig, eine Baseline-Akquisition mit der entleerten Druckmanschette im gewünschten brachialen Bereich des Arms des Probanden aufzuzeichnen. Nachdem Sie die vorherigen Schritte ausgeführt haben, halten Sie das Laser-Fußschalterpedal für eine kontinuierliche Videoaufnahme gedrückt und achten Sie auf die Ansichtstaste auf dem Touchscreen. Das stabilisierte Bild wird angezeigt.

Drücken Sie Aufnahme, um die Live-Bildaufnahme zu starten. Dynamische Messungen sind erforderlich, um das postokklusive reaktive Hyperämiemanöver zu beobachten. Blasen Sie die Manschette mit suprasystolischem Druck auf und nehmen Sie Bilder des Gefäßsystems unter Druck auf.

Um ein Video aufzunehmen, um die Auswirkungen der Druckentlastung auf das abgebildete Gefäßsystem zu beurteilen, öffnen Sie das Überdruckventil, während Sie das Video aufnehmen. Folgen Sie dem Live-Bild auf dem Bildschirm. Stoppen Sie die Aufnahme, indem Sie die Stop-Taste drücken.

Die optoakustische Bildgebungsplattform stoppt die Aufnahme und rendert das Video automatisch in den Vorschaumodus. In der XY-Ebene kann das Melaninsignal auch in den Ebenen YZ und XZ beobachtet werden, was die Epidermisgrenze anzeigt. Der Verschluss der Arteria brachialis provoziert eine gewisse Stasis in den größeren Gefäßen, visualisiert durch die OT-Sonde.

Infolgedessen stellten wir einen Anstieg der Gesamtsignale von reduziertem und oxidiertem Hämoglobin fest, der als Zunahme von blauen und roten Farben an den Achsen XY, YZ und XZ gezeigt wurde. Das Melaninsignal bestätigt eine korrekte spektrale Entmischung, da es während der postokklusiven reaktiven Hyperämie-Bildaufnahme konstant bleibt. Im Gegensatz zu den aufgezeichneten Oxyhämoglobin- und Hämoglobinsignalen, die sich mit der Manschette ändern, ändert sich der Druck im Laufe der Zeit. Es ist wichtig, die 3D-Sonde korrekt zu handhaben, um Bilder in guter Qualität zu erhalten.

Die Beherrschung der Handhabung der Sonde ist entscheidend für die korrekte Datenerfassung und -analyse. Hier zeigen wir, wie das System unter statischen und dynamischen Bedingungen eingesetzt werden kann. In diesem Fall verwendeten wir das postokklusive reaktive Hyperämie-Manöver, das ein klassischer Herausforderer ist, um lokale Anpassungsmechanismen zu erforschen.

Wir können die gleichen Strategien mit unterschiedlichen Positionierungen, Messungen an anderen Körperstellen anwenden und natürlich andere Herausforderungen anwenden. Etablierte Methoden wie Laser-Doppler-Telemetrie oder Photoplethysmographie, obwohl sehr nützlich, sind Einzelpunktmessungen, die begrenzte wahllose Informationen liefern, die teilweise mit Perfusion zusammenhängen. Die mit diesem System erhaltenen funktionalen Informationen sind vom interessierenden Bereich nicht mit der Tiefe und den bereitgestellten Variablen vergleichbar.

Die Messungen werden hier nicht-invasiv in vivo und in Echtzeit durchgeführt. Das Potenzial für Forschung und Diagnostik mit klinischer Anwendung ist enorm.