پیش بینی حملات قلبی قبل از وقوع با یک دستگاه تصویربرداری فتوآکوستیک

9 اوت2021- اگر حملات قلبی یک سیگنال هشدار دهنده داشته باشند، شانس بیشتری برای جلوگیری از وقوع آنها خواهیم داشت. این ایده، یک تکنیک تصویربرداری جدید را پایه گذاری نمود که توسط گروهی از محققان در دانشگاه ایالتی میشیگان، دانشگاه استنفورد و اموری ابداع شده است.

پرفسور برایان اسمیت، استادیار دانشکده مهندسی دانشگاه ایالتی میشیگان، گفت: ما نور را به شریانی می تابانیم که در آن انواع خاصی از ذرات که می توانند این نور را جذب کنند، وجود دارد. آنها به عنوان محصولی از انتشار این انرژی می توانند به معنای واقعی سیگنالهای صوتی را منعکس کنند که ما می توانیم آنها را تشخیص دهیم و از آنها برای ایجاد تصاویر سه بعدی از پلاکاستفاده کنیم.

این سیگنال های صوتی برای گوش انسان قابل شنیدن نیستند، اما به راحتی توسط مبدل سونوگرافی ضبط می شوند. به لطف پرفسور اسمیت و همکارانش، از این تکنیک می توان برای تصویربرداری مستقیم پلاک های آترواسکلروتیک استفاده کرد، این اصطلاح پزشکی به توده های چربی اشاره دارد که در عروق تجمع می یابند و می تواند منجر به سکته مغزی و حمله قلبی شوند.

محققان این روش جدید را در موش ها به نمایش گذاشتند، این اولین گام در جهت پیشرفت این فناوری برای استفاده در انسان است. آنها نتایج خود را در مقاله ای در مجلهAdvanced Functional Materials  به صورت آنلاین منتشر کردند.

پرفسور اسمیت، مدیر آزمایشگاهTranslational NanoImmunoEngineering  واقع در موسسه علوم و مهندسی کمّی بهداشت MSU یاIQ ، گفت: قدرت تکنیک جدید ما در انتخاب پذیری آن است، مطمئناً روشهای دیگری برای تصویربرداری از پلاک ها وجود دارند، اما چیزی که این استراتژی را متمایز می کند سلولی بودن آن است. ما به طور خاص سلولهای ماکروفاژ و مونوسیت را که در وهله اول مسئول آسیب پذیری پلاک هستند، بررسی می کنیم.

اسمیت گفت: اگرچه اثبات این که یک پلاک خاص مسئول سکته مغزی یا حمله قلبی در بیمار است، دشوار می باشد، اما ایده ی غالب این است که "پلاک های آسیب پذیر" خطرناک ترین نوع پلاکها هستند. این پلاک های التهابی می توانند پاره شده و در نتیجه رگ های خونی را مسدود کنند.

پلاک های آسیب پذیر علاوه بر رسوبات چربی، حاوی تعداد زیادی سلول ایمنی، از جمله تعداد زیادی از ماکروفاژها و مونوسیت ها هستند. پرفسور اسمیت و همکارش نانوذراتی- لوله های کوچکی از اتم های کربن- را توسعه دادند که به طور طبیعی و به طور خاص به دنبال ماکروفاژها و مونوسیت ها هستند.

با تزریق این نانوذرات به موش ها، محققان این نانولوله های کربنی را برای جستجوی سلول های ایمنی خاص که در پلاک ها جمع شده اند، ارسال می کنند. سپس محققان می توانند نور لیزر را به شریان ها بتابانند. در صورت وجود پلاک، نانولوله ها نور را جذب کرده و امواج صوتی از خود ساطع می کنند. سپس محققان از این سیگنال صوتی برای تعیین محل و تجسم پلاک استفاده می کنند.

پرفسور اسمیت، گفت: اگر به یک رگ خونی معمولی در مقایسه با رگ دارای پلاک نگاه کنید، ماکروفاژها و مونوسیت های بیشتری در یک پلاک وجود دارند و روش ما در واقع جستجوی مونوسیت­ها و ماکروفاژها است. تقریبا هیچ نوع سلول دیگری این نانوذرات را جذب نمی کند.

پرفسور اسمیت گفت: ایده پشت نور و صدا، که به عنوان اثر فتوآکوستیک شناخته می شود، به الکساندر گراهام بل در اواخر دهه 1800 برمی گردد. با این حال، برای حرکت از یک ایده به تشخیص پزشکی، نیاز به توسعه فن آوری های مهم مانند لیزر و سونوگرافی داشتیم. این تکنیک اکنون در حال بلوغ است و سازمان غذا و داروی آمریکا با تصویب یک دستگاه تصویربرداری فتوآکوستیک برای تشخیص سرطان سینه در اوایل سال جاری موافقت کرد.

در آینده، پزشکان ممکن است از پلاک های شریانی با استفاده از روش دقیق و غیرتهاجمی نوآورانه ی پرفسور اسمیت و تیمش با نانوذرات، تصویربرداری کنند. محققان دانشگاه استنفورد و اموری در این پروژه به گروه پرفسور اسمیت پیوستند.

الیور گوسن، همکار در این پروژه و استادیار دانشکده پزشکی دانشگاه اموری و مرکزLowance  در زمینه ایمونولوژی انسانی، گفت: این پیشرفت هیجان انگیز در زمینه نانوپزشکی تنها به دلیل تیم متخصصان چند رشته ای ما امکان پذیر گردید.

دکتر گوسن گفت: در حال حاضر، هیچ راه موثری برای تعیین دقیق محل پلاک های آسیب پذیر و درمان آنها قبل از ایجاد حمله قلبی یا سکته وجود ندارد. ما امیدواریم که مطالعات ما به تغییر آن کمک کند.

از نظر درمان، آزمایشگاه پرفسور اسمیت همچنین قبلاً نشان داده است که می تواند این نانوذرات را با دارویی که برای مبارزه با پلاک ها استفاده می شود، بسته بندی کند. در ادامه ی تحقیقات، این تیم با استفاده از این نانوذرات برای کمک به تصویربرداری و ارائه روش درمانی به بررسی این موضوع می پردازد.

پرفسور اسمیت، گفت: بنابراین ممکن است بپرسید، آیا می توانید این ایده ها را به هم متصل کنید، و ترکیبی از درمان و تشخیص را توسعه دهید؟ من فکر می کنم پاسخ کاملاً مثبت است. پتانسیل های زیادی در این حوزه وجود دارد، که در حال آماده سازی است.

منبع:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210809112829.htm