心脏病患者的福音:心脏修复新技术将实现应用!

枫丹白露  发布于:2018-01-24 20:37阅读量:315 来源: medicalxpress 

【生物力学绘图方法有助于开发治疗受损心脏组织的方法】

 

研究人员开发了一种捕捉心脏组织详细生物力学特性的新方法。高分辨率的光学技术填补了开发和测试治疗的重要技术空白,这些疗法可能最终被用于治疗心脏病发作后的心脏损伤。

 

“现在每年大约有100万人患有心脏病,目前还无法治愈导致的心脏组织疤痕,”来自德克萨斯休斯顿大学的Kirill V. Larin说,他与来自贝勒医学院和德州心脏研究所的James F. Martin共同主持了这项研究。“我们正在努力开发再生心脏组织的方法,我们的研究工作是测量机械性能,以确定心脏是否能对治疗做出反应。”

 

在光学学会(OSA)杂志上,研究人员报告了在小鼠身上的研究结果,显示一种被称为光学相干性弹性成像(OCE)的高分辨率技术可以用来比较健康组织和被诱导的心脏病损伤组织损伤的组织的力学性能。研究人员计划使用这项技术评估旨在逆转心脏组织损伤的治疗效果。

 

再生心脏组织

 

当血凝块阻止冠状动脉向心脏输送富含氧气的血液时,就会发生心脏病。这种堵塞会使心肌缺氧,并在短时间内造成永久性损伤,形成疤痕组织。这种损伤会带走心脏跳动的能量,并影响血液泵血的能力。

 

Larin说。“实验表明,新生哺乳动物的心脏组织可以完全再生,但随着年龄的增长,这种再生能力会减弱。马丁的团队正在研究如何以一种刺激成人心脏组织自我修复的方式来操纵这些分子通路。”

 

研究人员求助于在Larin实验室开发的OCE技术,看看它是否有助于观察实验疗法在小鼠模型中的作用。OCE是基于生物医学成像技术的光学相干断层成像(OCT),它可以提供高分辨率的组织显微组织图像。然而,OCE并没有获得结构信息,而是使用OCT的原理来创建组织力学的高分辨率图。

 

OCE是观察小鼠心脏组织机制的理想方法,因为它有必要的分辨率来检测健康和疤痕组织之间的边界是否会对治疗产生反应。虽然其他的成像方式,如MRI或超声波可以用来检查组织力学,但它们更适合于大面积的组织,而不是一颗小而脆弱的老鼠心脏。

 

使用OCE要求在组织中引入机械波。就像掉进水中的石头会引起一种波浪的图案,暴露在一个小机械力上的组织会呈现出一种特定的传播模式。研究人员通过分析波浪的速度或空间特征,开发出分析模型来重建组织的力学性能。                                          

 

Larin说:“由于鼠标心脏的尺寸小巧,性质微妙,我们不得不制造特殊的设备,在组织上产生非常小的干扰。 “施加的压力,时机和位置必须非常精确,波浪也必须有非常小的振幅,这对于保存组织非常重要。

 

心脏病发作后检查组织                                                                     

 

研究人员在小鼠组织样本中测试了他们的成像方法。在诱发心脏病发作之后,小鼠出现了与人类心脏病发作相似的疤痕。研究人员在六周后切除了心脏,并使用OCE来测量心脏组织的力学性能。

 

研究人员发现,与健康的组织相比,受损的组织显示出了波传播的各向异性(或定向)。这一观察结果表明,受损区域的肌纤维比健康组织更无组织。他们还发现了使用OCE的健康组织和受损组织之间组织硬度的差异。

 

“这是OCE首次应用于心脏肌肉力学性能的高分辨率成像,”Larin说。“我们能够看到正常心脏组织和心肌梗死区域的力学性质的差异。在未来,我们希望使用这项技术来检查再生的心脏组织,帮助我们找到一种治疗方法,使全世界数百万的心脏病患者受益。                                                          



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