L'imaging con macchie laser valuta i cuori dei donatori

Una tecnica di imaging originariamente sviluppata per rilevare il modo in cui la luce si disperde dai globuli rossi è stata migliorata da ricercatori francesi in modo da poter ora acquisire in modo sicuro l'immagine della circolazione sanguigna coronarica nei cuori dei donatori durante la perfusione cardiaca ex situ (ESHP), una procedura utilizzata per la conservazione del cuore e selezione. La nuova tecnica, nota come laser speckle orthogonal contrast imaging (LSOCI), consente l’imaging non invasivo ad alta risoluzione di tutti i vasi sanguigni periferici del cuore in tempo reale e potrebbe fornire preziose informazioni ai medici sulla qualità dell’organo da trapiantare. .

"Questa tecnologia a macchie dinamiche esiste da molto tempo", spiega la leader del team Elise Colin dell'Università Paris Saclay e della start-up ITAE Medical Research, "ma viene normalmente applicata a oggetti stazionari. Non avevamo idea se saremmo stati in grado di ottenere immagini dell'attività del sangue quando lo abbiamo applicato a un oggetto con movimento significativo, come un cuore che batte."

Il fallimento del trapianto dopo un intervento di trapianto di cuore può verificarsi a causa di anomalie nell’organo donatore, come la malattia coronarica. Il rischio di queste anomalie aumenta con l’età o nei pazienti con patologie cardiache preesistenti. Un attento screening per tali condizioni è quindi vitale per determinare se un organo è idoneo al trapianto.

Negli ultimi anni, l’ESHP ha consentito la valutazione del cuore al di fuori del corpo. Qui, i medici monitorano le prestazioni del cuore di un donatore dopo che i nutrienti ossigenati gli sono stati forniti attraverso i vasi sanguigni. Il problema è che eseguire un’angiografia coronarica durante l’ESHP (per lo screening della malattia coronarica) può danneggiare il cuore. Sono quindi necessarie tecniche di imaging alternative per identificare il flusso sanguigno anomalo negli organi dei donatori.

La tecnica LSOCI utilizzata in questo studio analizza le immagini speckle, che risultano dalle numerose interferenze costruttive e distruttive che si verificano quando la superficie o il volume di un oggetto viene illuminato con luce coerente come quella di un laser. In queste immagini, i ricercatori esaminano il parametro di contrasto maculato, che Colin descrive come una sorta di "funzione di sfocatura". "Ciò è tanto più importante quando i diffusori che producono il segnale sono in movimento, come nel caso dei globuli rossi, per i quali è stata sviluppata questa tecnica", spiega.

Colin e colleghi hanno ora migliorato l’LSOCI per osservare i piccoli vasi sanguigni nel cuore. Il nuovo metodo, descritto in dettaglio sul Journal of Biomedical Optics, è in grado di analizzare il flusso sanguigno nell'organo utilizzando uno specifico filtro polarimetrico che favorisce le interazioni tra le onde luminose che hanno subito più scattering multiplo. Queste interazioni si verificano generalmente in profondità nei vasi sanguigni, il che significa che la diffusione della luce superficiale viene soppressa. I motivi maculati prodotti sono quindi principalmente prodotti dalla dispersione multipla di globuli rossi in movimento all'interno dei vasi.

Nel caso di un organo che si muove periodicamente, come il cuore, i ricercatori devono essere in grado di calcolare la funzione di sfocatura senza che questa venga influenzata dal movimento complessivo dell’organo. Per fare ciò, Colin e colleghi hanno sviluppato un algoritmo che ha permesso loro di selezionare le immagini che presentano il minor movimento tra loro, lungo diversi periodi di battito cardiaco.

"È importante capire che le immagini risultanti non contengono le stesse informazioni di un'immagine radiometrica, ad esempio", dice a Physics World. "Le immagini prodotte sono immagini in movimento di globuli rossi e quando il cuore viene fatto smettere di battere, nell'immagine non sono visibili vasi."

Le immagini ottenute rappresentano il sistema vascolare del cuore in diversi momenti e analizzando una sequenza di queste immagini, la tecnica può essere utilizzata per visualizzare vasi piccoli quanto 100 µm in pochi secondi. Potrebbe quindi essere utilizzato per identificare anomalie di perfusione miocardica indicative di patologie cardiache sottostanti, affermano i ricercatori.

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