Get best of the week

لا يوجد أشخاص أصحاء ، هناك نقص في الفحص: التشخيص المبكر لأمراض القلب التاجية



التشخيص الحديث للأمراض من خلال التصوير له طرق عديدة: التصوير بالرنين المغناطيسي ، CT ، FA ، الموجات فوق الصوتية ، إلخ. كل واحد منهم فريد بطريقته الخاصة ويوفر مجموعة معينة من المعلومات حول صحة المريض. ومع ذلك ، كل شيء له عيوبه ، والطرق المذكورة أعلاه ليست استثناء. قرر علماء من جامعة ستانفورد تطوير طريقة تصور جديدة تجمع بين نقاط القوة في العديد من الأساليب الكلاسيكية في وقت واحد ، ولكن في نفس الوقت تكون خالية من عيوبها. كان أساس الاختراع هو عامل التباين الذي طوروه ، والذي يمكنك من خلاله إجراء تشخيص مبكر لأمراض القلب التاجية لدى المرضى الذين لا يزالون لا يعانون من أعراض واضحة. ما هو أساس الطريقة الجديدة وكيف تعمل؟ نتعلم عن هذا من تقرير العلماء. اذهب.

أساس الدراسة


أحد أسباب الوفاة الأكثر شيوعًا في العالم هو مرض القلب التاجي (CHD) ، عندما يحدث اضطراب في الدورة الدموية التاجية ، مما يؤدي إلى تلف عضلة القلب. يتم التعبير عن الشكل الحاد لأمراض القلب التاجية عن طريق احتشاء عضلة القلب ، ويتجلى الشكل المزمن بهجمات دورية للذبحة الصدرية. ومع ذلك ، قبل ظهور الأعراض الواضحة ، ينتقل المرض بسرية تامة ، حيث لا يعرف المريض على الفور أنه مريض.

نظرًا لغياب الأعراض الواضحة في المراحل المبكرة من تطور مرض القلب التاجي ، فمن الصعب جدًا اكتشاف أعراضه حتى مع التصوير المقطعي المحوسب. إذا كان المرض في مرحلة "ملحوظة" لمعدات التشخيص ، فقد تنشأ صعوبات أخرى: على سبيل المثال ، لا يستطيع التصوير بالرنين المغناطيسي تحديد الحمل بدقة على لويحات تصلب الشرايين ودرجة تضيقها (تضييق أي بنية مجوفة في الجسم) ، مما يعقد بشكل كبير التنبؤ بنوبات قلبية. ونتيجة لذلك ، كلما تم تشخيص IHD في وقت مبكر ، زادت احتمالية منع تمزق اللويحات.

يعتقد الباحثون أن تقنيات تصوير علم الأحياء المرضي غير الباضحة قد تكون المفتاح للتشخيص المبكر الناجح لأمراض الشريان التاجي. في التصوير النووي ، مستوى امتصاص الفلوروديوكسي جلوكوز ( التسمية الأكثر شيوعًا لـ PET *) يرتبط بشكل مباشر بدرجة تسلل اللويحات في البلاعم في معظم الشرايين الملتهبة مقارنة بالشرايين السليمة.
PET-label * - مستحضر إشعاعي (شعاع مشع) يستخدم في التصوير المقطعي بانبعاث البوزيترون (PET) كمادة وسم.
على سبيل المثال ، تم الكشف عن مرض جورتون (التهاب الشرايين الخلوية العملاقة) ومتلازمة تاكاياسو (التهاب الأبهر غير النوعي) وقياسها باستخدام علامة [11C] PK11195 بالاشتراك مع PET و CT.

في المقابل ، يمكن استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي للكشف عن تراكم أكسيد الحديد بواسطة البلاعم ، وهو علامة على التهاب تصلب الشرايين من اللويحات المركبة. عادة ما يتم تصور الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد عن طريق سلاسل من إشارات الصدى المتدرجة. تخلق هذه التسلسلات تباينات مستقرة في الأعضاء المتنيمة مثل عضلة القلب (القلب) والكبد والبنكرياس ، مما يولد نقصًا في شدة الإشارة أو التباين السلبي المحيط بمنطقة جزيئات أكسيد الحديد النانوية. ومع ذلك ، مع هذا النهج ، من الصعب عرض جدران الوعاء بسبب عدم وجود خلفية مناسبة للتباين السلبي بسبب وجود كمية كبيرة من الهواء في الهياكل المحيطة بجدار الوعاء في الصدر والرقبة.

طريقة تشخيصية أخرى هي التصوير الصوتي. تُستخدم هذه الطريقة الحديثة نسبيًا للكشف عن تراكمات اللويحات الخاصة بالدهون في بنية الكولاجين وتجلط الشريان السباتي في نطاق الطول الموجي 1130-1250 نانومتر. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها أيضًا عيوبها الكبيرة.

في هذه الدراسة ، قرر العلماء إنشاء طريقة تشخيصية جديدة يمكنها التنافس بفعالية مع التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير الصوتي ، ولكن بدون عيوبهم. أساس الطريقة هو عامل NIR المقابل (NIR - بالقرب من نطاق الأشعة تحت الحمراء) الذي طوره مؤلفو الدراسة ، ويسمى NET (NIR erythrocyte sensor). بالإضافة إلى NET ، تم استخدام أنظمة تصوير ضوئي (FA) و مضان ، مما سمح معًا باكتشاف الالتهاب في الشرايين التاجية.


الصورة رقم 1: الإعداد التجريبي لطريقة التشخيص الجديدة.

يمكن وصف عملية الطريقة الجديدة على النحو التالي: أثناء التصوير FA ، عندما تدخل نبضة ليزر غير مؤينة الشريان التاجي ، يمكنها الكشف عن التضيق أو الانسداد بسبب التمدد الحراري الحراري من امتصاص الطاقة الصافية داخل الخلايا الالتهابية. علاوة على ذلك ، سيتم الكشف عن هذه الامتدادات بواسطة محول الموجات فوق الصوتية كموجة ضغط صوتي وتحويلها إلى إشارات FA.

في هذه المرحلة من الدراسة ، أجريت جميع التجارب على الفئران المختبرية مع ربط * الشريان التاجي الأمامي النازل الأيسر.
ربط * - وضع الرباط (خيط خاص) على الأوعية الدموية لوقف النزيف. في هذه الدراسة ، لمحاكاة انسداد الشرايين.

إعداد صافي


صنعت NET من خلايا الدم الحمراء من الفئران السويسرية Webster Sentinel. تم سحب الدم باستخدام محاقن مطلية بـ 3٪ هيبارين. بعد ذلك ، تم إجراء الطرد المركزي (1000 × جم لمدة 5-10 دقائق عند 4 درجات مئوية) لفصل خلايا الدم الحمراء.

تمت إزالة غشاء البلازما والكريات البيض قبل إعادة تعليق رواسب كريات الدم الحمراء في المحلول الملحي الفسيولوجي مع عازلة الفوسفات (PBS) بتركيز تناضحي * حوالي 320 مليوسمول. ثم ، تم طرد خلايا الدم الحمراء مرة أخرى (1000 × جم لمدة 5-10 دقائق عند 4 درجات مئوية) وغسلها ثلاث مرات باستخدام برنامج تلفزيوني.
التركيز التناضحي * - التركيز الكلي لجميع الجسيمات الذائبة.
بعد كل غسل، * طاف تمت إزالة .
طاف * - السائل المتبقي بعد ترسب المادة غير القابلة للذوبان أثناء الطرد المركزي.
ثم خضعت خلايا الدم الحمراء لعلاج انخفاض ضغط الدم عن طريق إعادة التعليق في 0.25xPBS (≈80 ميليوسمول) وسمح لها بالاحتضان لمدة ≈10 دقائق قبل الطرد المركزي (20000 xg لمدة 20 دقيقة عند 4 درجات مئوية).

تمت إزالة المادة الطافية التي تحتوي على الهيموجلوبين وتكرر علاج نقص ضغط الدم حتى أصبحت رواسب كريات الدم الحمراء بيضاء ، مما يشير إلى نضوب الهيموغلوبين (EG).

لتكوين جسيمات متناهية الصغر ، تم فحص حبيبات كريات الدم الحمراء 20 مرة من خلال أغشية مسامية من البولي كربونات (400 نانومتر و 200 نانومتر). بعد ذلك ، تم تكرار عملية الطرد المركزي والغسيل عدة مرات أخرى.

نتائج التجربة


أظهر NET توزيعًا ذروة للقطر الهيدروديناميكي خلال 89.92 ± 3.35 نانومتر على أساس تشتت الضوء الديناميكي ( 2 أ ) وامتصاص قوي عند 600-800 نانومتر بسبب وجود ICG * ( 2 ب ).
ICG * (Indocyanin Green) عبارة عن صبغة سيانين تضاف إلى NET لتحسين التصور.

الصورة رقم 2: خصائص الشبكة.

ردا على الإثارة الضوئية عند 650 نانومتر ، لوحظت قمم من إشعاع مضان عند 700 7 و 790 نانومتر ، تقابل الأشكال الشبيهة بـ H والوحيدات لـ ICG ( 2 ج ).

لتحديد تركيز جرعة NET الصحيح ، تم تقييم فعالية الإشعاع لخيارين للتركيز: 20 ميكرومتر و 1 ملي مول ( 2 د ). أظهر هذا التحليل أن كفاءة الإشعاع لـ 20 ميكرومتر كانت 5.43 × 107 (f / s / cm 2 / sr) / (μM / cm 2 ).
f / s / cm 2 / sr * - عدد الفوتونات في الثانية التي تترك سنتيمترًا مربعًا من الأنسجة وتنبعث في زاوية صلبة من ستيرادي واحد.
في الوقت نفسه ، لم يتم العثور على أي شيء لمتغير التركيز الذي يبلغ 1 ملي مولار ، مما يشير إلى قمع التجميع. لذلك ، تم اتخاذ قرار واضح لاستخدام حصريًا 20 ميكرومتر NET للتجارب المخطط لها على الفئران.


الصورة رقم 3: رسم تخطيطي لقلب الفأر يوضح مكان ربط الشريان ومنطقة النوبة القلبية.


الصورة رقم 4: تصور منطقة ربط الشريان بعد ساعة واحدة من إدارة الشبكة. تتوافق

منطقة 1.5 مم فوق نقطة الربط ( 4 أ ، سهم أصفر) مع تراكم NET ، ونتيجة لذلك كانت الإشارة الصوتية الصوتية لهذا القسم ( 4 ب ) أقوى 256 مرة (± 13.73) من إشارة القسم بدون ربط.

علاوة على ذلك ، قدم التراكم الصافي في الشريان التاجي والغدة الصعترية والكبد إشارات مضان قوية عند تصويرها عبر الجلد بالكامل ( 5 أ ) ، أي دون الحاجة لتدخل جراحي.


شكل رقم 5: تصور تراكم NET في منطقة الربط ، مؤكدا بالتشريح.

كما لوحظت إشارات مماثلة تنبثق من القلب بعد تشريح الصدر ( 5 ب ).

كما تم تحديد منطقة الاحتشاء مع الأنسجة الليفية بنجاح تحت ربط ( 5c ، سهم أزرق) للشريان التاجي ( 5c ، سهم أخضر).


شكل 6: مقارنة إشارات التصور مع صندوق كامل أو مفتوح.

كما لوحظت زيادة في إشارات مضان 1.6-2 مع تصوير الصدر المفتوح ، مقارنة مع التشخيص غير الباضع. ويرجع ذلك إلى ضعف الضوء الناتج عن التشتت على عظام الصدر والجلد وطبقات الدهون. هذا هو السبب في أن الكبد أظهر نفس الإشارات في كلا خياري التصور.

أظهرت مقارنة الإشارات من مناطق مختلفة أن إشارة الشريان التاجي مع الربط أعلى 1.32 مرة من إشارة الغدة الصعترية ، و 1.96 مرة أعلى من إشارة الكبد.


شكل 7: تصوّر منطقة احتشاء عضلة القلب

كانت منطقة احتشاء عضلة القلب ( 3 ب ) ، التي تتكون من الندبات ونخر الأنسجة في البطين الأيسر للقلب ، مباشرة تحت الشريان التاجي الضمادات ( 7 أ و 7 ب ).

لوحظت خلايا عضلية قابلة للحياة بالكامل (خلايا عضلية) فقط في البطين الأيمن. تم عزل الحاجز الملون ثلاثي الألوان بين البطينين الأيسر والأيمن بواسطة الكولاجين الأزرق ، مما يشير إلى منطقة نوبة قلبية مع تندب وتحبيب وتليف ( 7 ج ). تشير علامة التصور Picrosirius الحمراء إلى انخفاض الكولاجين ( 7 د ) في الشريان التاجي المصاب. تم استخدام الضوء المستقطب لتحديد نوع الكولاجين المتحلل ( 7e ). تم استخدام Oil Red O (صبغة آيزو كروية) لتحديد كمية الدهون بالقرب من منطقة الربط ( 7f ). وماك-2 ودابي كشفت عن وجود التهاب قوي بسبب تراكم الضامة كبيرة في المنطقة ربط ( 7G و 7H)

أظهر الكبد المصبوغ H&E منطقة بوابة طبيعية ( 7i ) ، ونقص نخر متني ، أو التهاب ، أو تليف أو تغيرات مرضية أخرى ، مما يشير إلى مستوى عالٍ من التوافق الحيوي الصافي.

للحصول على معرفة أكثر تفصيلاً بالفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بإلقاء نظرة على تقرير العلماء .

الخاتمة


وفقا للباحثين ، فإن طريقة التشخيص الخاصة بهم تجمع بين نقاط القوة في الأساليب الكلاسيكية ، وهذه ليست مجرد كلمات كبيرة. يمكن للجمع بين التصوير الصوتي والفلوري أن يكشف بدقة أكثر عن الانسداد وربما الخلايا الالتهابية ، مثل البلاعم.

عندما يتم تنشيط عامل NET الذي يتم إدخاله إلى الجسم عن طريق إشعاع الليزر النبضي ، يتم إنشاء إشارات FA يمكن تحويلها إلى صور.

تتشابه إعادة بناء الصور الصوتية مع الموجات فوق الصوتية ، ولكن مع خريطة مكانية للامتصاص البصري بواسطة المكونات الداخلية والخارجية. إن الامتصاص البصري والتشتت بالموجات فوق الصوتية لأنسجة الشريان التاجي يجعلها مثالية للتصوير الصوتي عالي الدقة بعمق 3-5 سم. بينما التصوير الفلوري محدود من حيث الدقة ومن حيث العمق (عدة مليمترات).

واحدة من أهم ميزات عامل التباين المطور NET هو أنه لا يتم امتصاصه بواسطة خلايا العضلات ، وبالتالي تقليل ضوضاء الخلفية التي عادة ما تكون موجودة عند استخدام عوامل PET القياسية (على سبيل المثال ، 18F-FDG).

في التجارب ، اعتبر العلماء القلب كشيء للتشخيص. ومع ذلك ، يمكن تطبيق الطريقة الجديدة على الأعضاء الأخرى ، مما يسمح للأطباء بالحصول على مثل هذه المعلومات المهمة حول المرضى ، حتى عندما تكون الأعراض غير واضحة.

يشبه عمل الطبيب التشخيصي الفورمولا 1 ، ولكن بدلاً من سيارة الخصم ، يتنافس الطبيب بسرعة مع المرض ، والجائزة في هذا السباق هي حياة المريض. عندما تكون حياة شخص ما على المحك ، تكون كل ثانية ثمينة ، لأن إنشاء طرق جديدة للتشخيص المبكر مهم للغاية.

شكرا لكم على اهتمامكم ، ابقوا فضوليين وأتمنى لكم عطلة نهاية أسبوع رائعة يا رفاق! :)

القليل من الدعاية :)


أشكركم على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ هل تريد رؤية مواد أكثر إثارة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية لأصدقائك VPS القائم على السحابة للمطورين من $ 4.99 ، وهو نظير فريد من نوعه لخوادم مستوى الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة عن VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 نوى) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps من $ 19 أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر الخيارات مع RAID1 و RAID10 ، حتى 24 مركزًا و 40 جيجابايت DDR4).

Dell R730xd أرخص مرتين في مركز بيانات Equinix Tier IV في أمستردام؟ فقط لدينا 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV من 199 دولارًا في هولندا!Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 جيجا هرتز 6C 128 جيجا بايت DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - من 99 دولار! اقرأ عن كيفية بناء مبنى البنية التحتية الفئة c باستخدام خوادم Dell R730xd E5-2650 v4 بتكلفة 9000 يورو مقابل سنت واحد؟

More articles:


All Articles