I ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica di imaging intravascolare che un giorno potrebbe essere utilizzata per rilevare le placche coronariche che potrebbero provocare un infarto. Gli attacchi di cuore sono spesso innescati quando una placca instabile si rompe e quindi blocca un'arteria principale che trasporta sangue e ossigeno al cuore.

"Se le placche coronariche instabili potessero essere rilevate prima che si rompano, trattamenti farmacologici o di altro tipo potrebbero essere iniziati precocemente per prevenire attacchi di cuore e salvare vite umane, " ha affermato il leader del gruppo di ricerca Seemantini Nadkarni del Wellman Center for Photomedicine presso il Massachusetts General Hospital. "La nostra nuova tecnica di imaging rappresenta un passo importante verso il raggiungimento di questo obiettivo".

Nella rivista The Optical Society (OSA) Ottica biomedica Express , i ricercatori riportano una dimostrazione preclinica della loro nuova tecnica di imaging laser speckle intravascolare (ILSI) in un modello animale vivente. Loro mostrano, per la prima volta, che ILSI può identificare le caratteristiche meccaniche distinte delle placche che hanno maggiori probabilità di rompersi in condizioni fisiologiche del movimento cardiaco, flusso sanguigno e respirazione.

"Ridurre la mortalità da attacchi di cuore nella popolazione generale richiede una strategia di screening completa per identificare i pazienti a rischio e rilevare le placche vulnerabili ad alto rischio mentre possono essere trattate, ", ha affermato Nadkarni. "Fornendo la capacità unica di misurare la stabilità meccanica, una metrica fondamentale nel rilevamento di placche instabili, ILSI è pronta a fornire un nuovo approccio per la valutazione coronarica".

Cattura della stabilità meccanica delle placche Sebbene siano state sviluppate tecnologie intravascolari per valutare le caratteristiche microstrutturali delle placche instabili, recenti studi hanno dimostrato che le caratteristiche meccaniche, oltre alle caratteristiche microstrutturali e compositive, influenzare la rottura della placca.

"La misurazione delle proprietà meccaniche della placca è fondamentale per identificare le placche instabili con una propensione alla rottura e al successivo infarto, " ha detto Nadkarni. "ILSI fornisce la capacità unica di quantificare un indice delle proprietà meccaniche delle placche coronariche, fornendo così una valutazione diretta della stabilità meccanica."

Per stimare le proprietà meccaniche, ILSI utilizza modelli di macchioline laser che si formano quando la luce laser viene dispersa dal tessuto. Quando viene visualizzato con una fotocamera ad alta velocità, le macchioline fluttuano nel tempo a causa delle proprietà viscoelastiche della placca. Ciò consente ai ricercatori di misurare e discriminare le proprietà meccaniche delle placche instabili, che tendono ad essere ricchi di lipidi.

"Per questo nuovo studio, abbiamo sviluppato un catetere intravascolare di piccolo diametro che incorpora una fibra ottica che fornisce luce alla parete dell'arteria coronaria, " ha detto Nadkarni. "Abbiamo anche usato un fascio di fibre di piccolo diametro, polarizzatore e lente GRIN per visualizzare le macchioline riflesse su un sensore CMOS."

Per i test preclinici, i ricercatori hanno valutato la capacità del loro strumento ILSI di rilevare placche instabili in un modello di xenotrapianto coronarico umano su suino. Questo sistema modello utilizza arterie coronarie umane che vengono suturate sul cuore pulsante di un maiale vivente anestetizzato. Hanno valutato le proprietà meccaniche della placca all'interno delle arterie calcolando la velocità, o costante di tempo, delle fluttuazioni nell'intensità del pattern speckle e quindi confrontato i loro risultati con i risultati istopatologici.

"Le costanti di tempo nelle placche instabili erano significativamente e nettamente inferiori rispetto ad altre placche stabili nella parete coronarica, " ha detto Nadkarni. "Questi risultati hanno dimostrato la squisita sensibilità diagnostica e la specificità dell'ILSI per rilevare le placche del pool lipidico umano che avevano maggiori probabilità di rompersi in condizioni fisiologiche".

I ricercatori affermano che la nuova tecnica potrebbe essere facilmente integrata con altre tecnologie intracoronariche come la tomografia a coerenza ottica o l'ecografia intravascolare per combinare i risultati meccanici dell'ILSI con le informazioni morfologiche per migliorare la valutazione della stabilità della placca.

I ricercatori intendono continuare a valutare la capacità del loro strumento ILSI per una rapida valutazione del sistema vascolare coronarico negli animali vivi. Una volta completati questi studi preclinici, valuteranno la sicurezza del catetere per l'uso nell'uomo e quindi inizieranno il processo per ottenere l'approvazione normativa per l'uso clinico.