ジョンホブキス大学､光音響イメージングで心臓処置

May, 20, 2020, Boltimore--この種の初の研究でジョンホプキンス(Johns Hopkins)の研究者は、代替イメージング技術がいずれ、潜在的に有害な放射線を必要とする現在の方法に取って代わるという証拠を示している。

IEEE Transactions in Medical Imagingに発表された研究成果は、心臓処置の成功について詳細を説明しているが、体外受精など、カテーテルを使う処置に適用可能である。あるいは、医者が大きな血管を明確に認識する必要があるda Vinciロボットを使う手術にも適用可能である。

「光音響イメージングが、人と同等の骨格、サイズの生きた動物の心臓で実施できたたのはこれが初めてである。結果は、この技術の今後の繰り返しにとって非常よ有望である」とジョンホプキンス大学、電気コンピュータ工学准教授、Muyinatu Bell は話している。同氏は、Photoacoustic & Ultrasonic Systems Engineering (PULSE) Labディレクタ、論文にシニアオーサ。

BellのPULSEチームメンバーと心臓専門医協力者は、心臓インタベンション中にその技術をテストした。長くて細いカテーテルを静脈または動脈に挿入し、心臓まで縫うように進めて、異常な動悸など、様々な心臓病を診断、処置する。現在、医者は、一種のX線ムービー、蛍光透視法という技術を一般に使用している。これはカテーテルの先端があるところの影だけを示すことができるが、これで深部の詳細な情報は得られない。また、Bellによると、この現在の可視化技術はイオン化放射を必要としており、これは患者にも医者にも有害である。

光音響イメージングは、簡単に言うと、光と音を利用して画像を生成する。レーザパルス光からのエネルギーが身体エリアに上がると、その光が組織内の光吸収体に、例えば血中酸素を運ぶタンパク質に吸収される。すると、わずかに温度が上昇する。この温度上昇が、急速な熱拡散を起こし、音波を生成する。音波は超音波プローブで受信され、画像が再構成される。

光音響イメージングの過去の研究は、体外での利用だった、例えば皮膚科の処置。レーザ光を体内をイメージングに使用することはほとんどなかった。研究チームは、光音響イメージングを使い、自動的に光音響信号を追跡する新しいロボットシステムをテストすることで放射露光をどの程度低減できるかを調べたかった。

この研究では、チームは初めて光ファイバをカテーテルの中空コアに入れ、ファイバの片端をレーザに接続して光を伝送した。この方法で光ファイバの可視化は、カテーテル先端の可視化と一致している。
　
チームは次に､麻酔した2匹の豚で心臓カテーテル法を実施し､最初に蛍光透視法を使って心臓までのカテーテルの経路をマッピングした｡

チームは､超音波プローブを保持して､光音響信号のコンスタントな可視化を維持することにも成功し､数ミリ毎に画像のフィードバックを得た｡

最後にチームは､処置後の豚の心臓組織を見て､レーザ関連の損傷がないことを確認した｡研究チームは､さらに実験を行って、ロボット光音響イメージングシステムが小型化できるか､またより複雑な経路をナビゲートできるかを確認する必要がある｡さらに、安全性を判断するために臨床試験を行う必要がある｡チームによると､これらの研究成果は有望な一歩前進である｡

｢究極的に､この技術は4重の目的で役立つとわれわれは考えている｡この技術により心臓専門医は､体内の正確な位置を確定し､カテーテル先端と心臓組織の接触を確認､さらに高周波心臓アブレーション処置中に損傷した心臓が修復されているかどうかを結論づける｣とBellは語っている｡
(詳細はhttps://releases.jhu.edu/)