Medewerkers van het Physics Laboratory for Medicine in Parijs (ESPCI Paris-PSL, INSERM, CNRS) hebben het Menselijk Brain Vascular Network op een ongekende schaal gemaakt, gerapporteerd in een studie gepubliceerd in het Nature Biomedical Engineering Magazine. Dit werd mogelijk als gevolg van ultrasone lokalisatie-microscopie van ultra-hoge resolutie, evenals ultra-lage echografie en het gebruik van contrastmiddelen.
Bloedvaten van de hersenen zijn een uiterst complex netwerk dat neuronen met zuurstof en voedingsstoffen levert. Hieruit volgt dat vasculaire en neuronale activiteit nauw verbonden zijn, en de stoornissen in vaartuigen worden beschouwd als de belangrijkste oorzaak van vele neurologische aandoeningen. Diagnose en behandeling van deze ziekten worden gecompliceerd door een gebrek aan kennis over de functies van kleine bloedvaten en beperkingen in cerebrovasculaire visualisatie.
Berekende tomografische angiografie en magnetische resonantie-angiografie zijn de twee meest voorkomende werkwijzen voor het verkrijgen van een beeld van bloedvaten. Ze bestrijken grote slagaders die een paar tiende millimeters in diameter bereiken, maar kunnen kleinere capillairen niet detecteren. Bovendien biedt angiografie geen dynamische informatie over het vasculaire netwerk in verschillende ruimtelijke schalen.
Het door de auteurs van de nieuwe studie voorgestelde beslissing moet deze kloof vullen, omdat het dynamische beelden van bloedstromen van het hele vasculaire netwerk biedt - van grotere slagaders tot kleine capillairen. Bovendien is deze technologie niet-invasief, niet-ioniserend, eenvoudig en vereist geen ernstige financiële investeringen.
Het Mikael-tanterteam paste ultrasnelle echografie toe - een niet-invasieve studie van het lichaam met behulp van ultrasone golven, waardoor duizenden beelden per seconde. Vervolgens gingen contraststoffen om te bewegen: als gevolg daarvan circuleerden micropules van biocompatibel gas, intraveneus, over het hele vasculaire netwerk van de hersenen. Ze werden gevisualiseerd door middel van een ultrasone sonde, geplaatst tegenover het hoofd van de patiënt, in de tempel. Door een paar seconden de positie van miljoenen microbelletjes te bepalen, konden wetenschappers de anatomie van het vasculaire netwerk herstellen tot een schaal van 25 micrometer, terwijl het verzamelen van informatie over lokale dynamische componenten van de bloedstroom.
De methode is in 2015 geprobeerd op kleine laboratoriumdieren, maar het maken van afbeeldingen van het Hersenen voor volwassenen slagen niet. Het probleem was dat in de eerste plaats het ultrasone signaal vervormd is bij het passeren door de schedel, wat leidt tot een verslechtering van de kwaliteit van het beeld. Ten tweede was het noodzakelijk om algoritmen voor bewegingscorrecties te ontwikkelen, aangezien elke geringste beweging in de hersenen de mogelijkheid voorkomt om een microcubirisatie te lokaliseren met een nauwkeurigheid van de micron.
"Deze" wereldpremière "bij mensen was mogelijk dankzij de gezamenlijke implementatie van verschillende methoden. De eerste is UltraFast Visualisatie, dat voor een zeer korte periode een enorme hoeveelheid gegevens biedt en kunt u onderscheid maken tussen de akoestische handtekening van elke afzonderlijke microfuümectie. Vervolgens vertrok de ultrasone lokalisatie de toestemmingslimiet wanneer het beeld van een klein object een wazig vlek is - meer dan een echt object. Maar als dit object is geïsoleerd, kan het redelijk zijn om aan te nemen dat de exacte locatie het midden van de wazig vlek is. In ons geval spelen microbellen in de bloedbaan de rol van geïsoleerde objecten en kunt u de exacte locatie van elk bloedvat herstellen. Ten slotte verschafte de registratie van echo-microbelletjes toegang tot een golf die voortvloeit uit het object Micron-formaat, en daarom mocht het herstellen wat er is gebeurd tijdens de verspreiding van de golf door de schedel om opkomende storingen te corrigeren, "zei Charlie Demené, een leiden auteur van het onderzoek.
Vanwege de ontwikkeling hebben wetenschappers al in staat geweest om de kleinste details van turbulente bloedstroom op het gebied van aneurysma diep in het midden van de hersenen van een van de patiënten te repareren. Nieuwe mogelijkheden van visoordeling van schepen openen de weg voor een beter begrip en diagnose van cerebrovasculaire ziekten, zoals beroerte, evenals neurodegeneratieve ziekten.
In aanvulling op alles is het vermeldenswaard dat ultrasone lokalisatie-microscopie eenvoudiger is om clinici te gebruiken in vergelijking met bestaande methoden, winstgevender en minder omslachtig - de procedure kan vlak bij het bed van de patiënt worden uitgevoerd.
Bron: Naked Science