Mit neuer Laser-Bildgebungstechnologie können Wissenschaftler effizient feststellen, ob Spenderherzen für eine Transplantation geeignet sind

Eine neue Laser-Bildgebungstechnik wird hoffentlich bestimmen, welche Spenderherzen für eine Transplantation geeignet sind und welche zu schlechten Ergebnissen führen, wie eine Gruppe französischer Forscher kürzlich herausfand. In seltenen Fällen ist keine Koronarangiographie oder der Einsatz von Kontrastmitteln erforderlich, die das transplantierte Herz schädigen könnten. Vorläufige Ergebnisse wurden in der Aprilausgabe 2023 des Journal of Biomedical Optics (JBO) veröffentlicht.
Mit neuer Laser-Bildgebungstechnologie können Wissenschaftler die Eignung eines Spenderherzens für eine Transplantation effizient bestimmen
Die Laserstreubildgebung ermöglicht die Visualisierung von Gefäßdetails schlagender Spenderherzen zur In-vitro-Bewertung der Lebensfähigkeit (Bildquelle: Forscher von Plyer et al., JBO).
Basierend auf früheren Erfahrungen ist eine schwere koronare Herzkrankheit (KHK) ein entscheidender Faktor dafür, ob es nach einer Herztransplantation zu einem primären Transplantatversagen und einem frühen Tod kommt. Und da die Kriterien für die Spenderpopulation immer größer werden, wird die Bedeutung eines kardiologischen Screenings vor der Zuteilung einer Herztransplantation immer wichtiger. Angesichts der langen Warteliste für Herztransplantationen besteht ein dringender Bedarf, Möglichkeiten zu finden, Spenderherzen (Spenderherzen) zu untersuchen, um ihre Lebensfähigkeit und mögliche Komplikationen festzustellen.
Allerdings wird die invasive Koronarangiographie, die derzeit als „Goldstandard“ für die Beurteilung von Spenderherzen gilt, tatsächlich nur bei etwa einem Drittel der Spenderherzen durchgeführt. Ex-vivo-Perfusionsstudien (ESHP) können durchgeführt werden, nachdem das Spenderherz dem Spender entnommen wurde, und der bei dieser Methode verwendete Kontrast führt zu einer Degeneration des Herzens.
Aus diesem Grund haben Forscher nach einer optimaleren Methode gesucht, um das Herz besser zu schützen.
Das oben erwähnte französische Team untersuchte kürzlich eine berührungslose, auf Laserstreuung basierende Bildgebungstechnik, mit der die Struktur und Funktion der Blutgefäße des Herzens ohne Kontrastmittel beurteilt werden kann. Die Forscher entwickelten die Laser Scattering Orthogonal Contrast Imaging (LSOCI)-Technik zur selektiven Erkennung der Mehrfachstreuung beweglicher roter Blutkörperchen. Der Laser wird auf das Spenderherz fokussiert und das von den sich bewegenden Partikeln zurückgestreute Licht kann mit der Kamera beobachtet werden, wodurch ein Unschärfeeffekt entsteht, der als Kontrast zwischen den Blutgefäßen und dem umliegenden Gewebe genutzt werden kann.
Als optische Vollfeldtechnik ermöglicht LSOCI die Erstellung hochauflösender Bilder des gesamten peripheren Herzgefäßsystems mit Echtzeit-Bildgebungsmöglichkeiten. Professor Elise Colin von der Universität Paris Saclay, Frankreich, erklärte in einer Stellungnahme der International Society for Optics and Photonics (SPIE): „Die optische Technik ermöglicht eine hochauflösende Abbildung des gesamten peripheren Gefäßsystems des Herzens in Echtzeit.“ "
Um diesen Ansatz zu validieren, entwickelten die Forscher ein klinisches Modell zur Untersuchung der Herzkranzgefäße des Spenderherzens vor der Transplantation. Anschließend montierten sie einen Laser und eine Kamera an einem Gelenkarm, der über einem Perfusionsmodul (das das Spenderherz enthielt) befestigt war, um ein sich schnell änderndes Speckle-Muster zu erzeugen und zu analysieren.
Um die Herausforderungen bei der Verfolgung des Gefäßsystems aufgrund des schlagenden Herzens zu bewältigen, haben die Forscher eine Methode namens „Multi-Cycle Enhanced Signal-to-Noise Ratio“ (MPE-SNR) weiter optimiert. Im Laufe der Zeit machten sie eine Reihe von Bildern und bauten einen Rahmen zur Darstellung des Gefäßsystems an ähnlichen Stellen im Herzen auf. Jedes Bild in der Sequenz wurde dann durch die Verwendung anderer Bilder optimiert, um Rauschen zu reduzieren und Details zu verbessern.
Die optimierten Bilder stellen das Gefäßsystem zu verschiedenen Zeitpunkten dar. Mithilfe einer Reihe solcher Bilder konnten die Forscher in Sekundenschnelle Gefäßsysteme mit einer Größe von nur 100 Mikrometern visualisieren und die Blutzirkulation genau darstellen. In der Zukunft wird diese Technik hoffentlich dazu verwendet, Anomalien der Myokardperfusion zu erkennen und zugrunde liegende Herzerkrankungen (z. B. koronare Herzkrankheit) zu charakterisieren.