تشخیص و محلی سازی چربی بسیار حساس در پلاک آترواسکلروتیک با کاتتر فوتوآکوستیک/سونوگرافی داخل عروقی دو فرکانس

شماتیک تصویربرداری IVPA/US با فرکانس دوگانه. FORJ: مفصل دوار فیبر نوری. IVPA/US، فوتوآکوستیک/سونوگرافی داخل عروقی

 مقدمه :

آترواسکلروز شکل اصلی بیماری قلبی عروقی و عامل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان است. سندرم حاد کرونری ناشی از یک ترومبوز است که 60 تا 70 درصد آن ناشی از پارگی پلاک در ضایعات آترواسکلروتیک است. توسط یک کلاهک فیبری نازک (<65μm)، با ماکروفاژهای متعدد و التهاب.[2] پارگی و ترومبوز می‌تواند در ضایعاتی رخ دهد که حیاتی نیستند و جریان را محدود می‌کنند و نیاز به مداخلات کرونری دارند، مانند آنژیوپلاستی یا استنت گذاری. بنابراین، تعیین کمیت چربی و عمق در این پلاک آسیب‌پذیر می‌تواند مداخلات عروق کرونر را برای جلوگیری از سندرم حاد کرونری تحریک کند. در حال حاضر، رایج ترین رویکرد مورد استفاده در تشخیص بالینی آترواسکلروز، آنژیوگرافی اشعه ایکس است. سونوگرافی داخل عروقی یکی دیگر از روش‌های رایج مورد استفاده برای شناسایی پلاک آسیب‌پذیر است. [4] اخیراً الاستوگرافی سونوگرافی داخل عروقی مبتنی بر نیروی تشعشع صوتی با مبدل فرکانس دوگانه برای شناسایی پلاک کرونری توسعه یافته است. فاقد اطلاعات مفید شیمیایی توموگرافی انسجام نوری داخل عروقی به دلیل وضوح فضایی استثنایی برای شناسایی ضخامت کلاهک نازک توجه ویژه ای را به خود جلب می کند. کاربرد. سایر ابزارهای تصویربرداری داخل عروقی که اخیراً توسعه یافته اند، [7] مانند طیف سنجی مادون قرمز نزدیک، [8] فلورسانس نزدیک به مادون قرمز، [9] و تصویربرداری طول عمر فلورسانس [10] می توانند اطلاعات مولکولی مفیدی از دیواره شریان ارائه دهند. با این وجود، آنها فاقد وضوح عمق برای ارزیابی کل دیواره شریان هستند.

تصویربرداری فوتوآکوستیک/سونوگرافی داخل عروقی (IVPA/US) یک روش تصویربرداری ترکیبی است که اطلاعات مولکولی را از طریق تولید اولتراسوند ناشی از فوتو آکوستیک با مورفولوژی شریان از طریق اولتراسوند معمولی ترکیب می‌کند. یا 1.7 میکرومتر، توزیع چربی خاص را می‌توان از دیواره شریان تشخیص داد.[12] در دهه گذشته، تقریباً تمام طرح‌های کاتتر IVPA بر اساس یک مبدل تک عنصری برای تشخیص فوتوآکوستیک و تشخیص اولتراسوند، از طریق خط خطی[12، 13] هستند. یا همپوشانی متقاطع [11، 14] بین مسیرهای نوری و اولتراسوند. با این حال، به دلیل جذب نسبتا ضعیف لیپید درون زا در این طول موج ها در مقایسه با سایر جاذب های قوی مانند خون در محدوده مرئی [15] و عوامل کنتراست در محدوده مادون قرمز، [16] کنتراست سیگنال فوتوآکوستیک بر اساس این پیکربندی کافی نیست. برای تشخیص دقیق محتوای چربی شریانی. این حساسیت ناکافی در شرایط in vivo به دلیل تضعیف خون و مواد غلاف مشهودتر است.[17] بنابراین، بهبود حساسیت برای تشخیص لیپید بدون به خطر انداختن کیفیت اولتراسوند برای ترجمه فناوری IVPA مهم است.

با بررسی عملکرد طیفی سیگنال‌های فوتوآکوستیک لیپید، مشخص شد که فرکانس مرکزی سیگنال‌های لیپیدی شناسایی‌شده در محدوده فرکانس بسیار پایین‌تری (معمولا <10 مگاهرتز)، به جای نزدیک به مبدل اولتراسوند (~40 مگاهرتز) مورد استفاده قرار می‌گیرد. در کاتترهای IVPA. [18] این نشان داد که تشخیص فوتو آکوستیک در طرح‌های گزارش‌شده کاتتر IVPA می‌تواند با استفاده از یک مبدل فرکانس پایین‌تر بهینه‌سازی شود. با این حال، برای اطمینان از وضوح مناسب IVUS برای مکان یابی دقیق، یک مبدل فرکانس بالاتر برای تصویربرداری اولتراسوند نیز ضروری است. بر اساس این الزامات، ما یک کاتتر با فرکانس دوگانه IVPA/US را توسعه دادیم که مبدل فرکانس پایین آن برای تشخیص فوتوآکوستیک اختصاص داده شده است، در حالی که یک مبدل فرکانس بالا برای سونوگرافی معمولی برای ارائه وضوح بالا از مورفولوژی استفاده می‌شود. کاتتر تصویربرداری برای تصویربرداری خارج از بدن از یک شریان کرونر آترواسکلروتیک خوک برای ارزیابی پتانسیل آن برای کاربردهای بالینی و بالینی in vivo مورد ارزیابی قرار گرفت.