血管内激光散斑成像检测心脏疾病

心血管成像可以观察到大多数致命心脏病发作成因的动脉粥样硬化斑块，从而帮助医生诊断和治疗心脏病。美国麻省总医院和哈佛医学院的研究人员的最新研究成果在概念上验证了在体内使用血管内激光散斑成像（ILSI）进行测量这些血管损伤的粘弹特性。（Biomed.Opt.Exp.doi：10.1364 / BOE.418939）。该研究结果能够在未来用于预测和预防由冠状动脉斑块破裂引起的心脏病发作。

研究人员表示，测量冠状动脉斑块的粘弹性质，是LSIL在临床转化过程中的下一个主要障碍。他们的构建的成像方式对于识别具有破裂倾向和导致心肌梗塞的斑块是至关重要的。除了微观结构和组分因素（可通过其他成像技术测量）以外，斑块破裂还由机械因素引导，（尤其是峰值机械应力。这一因素反过来又受到斑块的粘弹性特性的影响，因此，样本的粘弹性质是一个很好的研究目标。

血管内的小直径导管，该导管包括光纤束，偏振器和GRIN透镜，可将反射的斑点图案成像到CMOS传感器上。

光学方法测量粘弹性

哈佛大学医学系的Seemantini K. Nadkarni表示， 要降低普通人群因心脏病发作而导致的死亡率，就需要一种全面的筛查策略以识别高危患者，并在可以治疗的同时发现高危易感斑块。 通过提供独特的测量机械稳定性的能力，即检测不稳定斑块的关键指标，ILSI有望为冠状动脉评估提供一种新方法。

ILSI是一种光学技术，能够量化冠状血管的粘弹性指数。激光散斑是指由从生物组织散射后的激光的相干干涉形成的颗粒状图案。因此，斑点是由内源性光散射体的布朗运动引起和调控的，并且布朗运动又与组织微环境的粘弹性密切相关。

研究小组先前进行的实验是在离体条件下对人体尸体和测试模型上的主动脉进行的。接下来，研究人员开发了一种柔性的，小型化的光学导管，并在活体兔子上进行了测试。该团队设计的ILSI导管集成了小直径光纤束，偏振器和GRIN透镜，用于照亮冠状动脉壁并将激光散斑图样传输到外部高速CMOS相机。在实验中，该仪器放置在专门设计的导管护套中，该导管护套可在成像过程中防止血液进入的干扰。

活体ILSI实验

实验现场，右侧为ILSI成像系统。

在最新的研究中，研究人员将人的冠状动脉斑块移植到麻醉的猪的主动脉组织上，并将血流通入主动脉。使用ILSI系统，研究人员在动物呼吸时下对冠状动脉斑进行了测量，这些呼吸运动产生的机械力可能导致冠状动脉病变导致破裂。

在实验过程中，成像部分的光源为 30 mW的氦氖激光，整个成像控制台集成在小推车上。高速可触发CMOS相机以每秒1,000帧的采集速率记录激光散斑图案。同时，其他外部仪器在激光散斑图采集期间记录了猪的心电图和血压信号。

该实验结果表明，ILSI是一种快速筛查冠状动脉组织的可行方法。未来，ILSI可以作为独立方法或多模式装置，结合其他互补性的血管内成像技术，用于临床介入心脏病学实践中，以识别高危斑块并指导医生采取治疗手段。