Новости

Sep 15, 2023

Микроперфузия и ин

Научные отчеты, том 5,

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 18095 (2015) Цитировать эту статью

1652 Доступа

6 цитат

6 Альтметрика

Подробности о метриках

Спектрометры теперь обеспечивают напряженность поля, необходимую для визуализации клеток млекопитающих, но не предназначены для визуализации живых тканей. Таким образом, спектрометры создают серьезные проблемы, наиболее очевидной из которых являются пространственные ограничения, при проведении экспериментов на живых тканях. Это ограничение становится проблематичным при попытке использовать коммерческое перфузионное оборудование, которое является громоздким и, поскольку оно предназначено почти исключительно для световой микроскопии или электрофизиологических исследований, редко включает МР-совместимость в качестве критерия проектирования. Чтобы преодолеть проблемы, характерные только для сред со сверхсильными магнитными полями и ограниченным пространственным доступом, мы разработали системы микроперфузии и внутриканальной оксигенации, способные взаимодействовать с серией микроповерхностных катушек Bruker. Эти устройства предназначены для поддержки изображений с клеточным разрешением при МР-исследованиях вырезанной живой ткани. Комбинированная система позволяет точно контролировать уровень растворенного газа и pH в перфузате, что демонстрирует применимость для широкого спектра типов тканей. Его компактность, линейная архитектура и состав материалов, совместимых с магнитно-резонансной томографией, являются ключевыми особенностями конструкции, призванными обеспечить универсальный аппаратный интерфейс, совместимый с любым спектрометром ЯМР. Такие характеристики обеспечат дальнейшую полезность установки для микроперфузии, поскольку ее можно использовать со множеством современных систем ЯМР в дополнение к тем, которые в настоящее время находятся в разработке.

Существует хорошо описанный и установленный клинический феномен, который коррелирует повышение эффективности лечения заболевания с уменьшением временного интервала между началом заболевания и применением лечения1,2,3. К сожалению, большинство современных диагнозов основаны на самоотчетах пациентов о симптоматике заболевания до того, как клиницисты поставят диагноз и назначат лечение. Это часто приводит к значительно длительным периодам бессимптомного развития заболевания до того, как пациенты получат необходимое лечение.

Хотя анализы биомаркеров обещают предоставить чрезвычайно чувствительные инструменты скрининга, способные к раннему выявлению заболеваний, тем самым сокращая временной интервал между началом заболевания и лечением, такие инструменты обычно дают мало информации о пространственных характеристиках тканевой патологии в живом организме. Точная информация о пространственных характеристиках пораженной ткани не является тривиальной задачей при уходе за пациентами, поскольку врачи должны уметь различать здоровые и нездоровые ткани для различных применений, включая подтверждение диагноза, мониторинг заболевания после лечения и планирование хирургического удаления опухоли4. . С другой стороны, диагностические методы, которые могут предоставить пространственную информацию о конкретной ткани, такие как молекулярное мечение после биопсии ткани, часто слишком ограничены в объеме пространственных данных, не поддаются повторным измерениям или при исследовании определенных тканей и слишком часто приводят к вторичным инфекциям, которые осложнить или предотвратить выздоровление5. В последние годы произошел рецидив вторичных инфекций, особенно в случае биопсии простаты, предположительно из-за продолжающегося снижения эффективности послеоперационных антибиотиков6,7.

Очевидно, что методы клинической визуализации должны развиваться вместе с усовершенствованиями молекулярных методов обнаружения заболеваний, если мы хотим реализовать весь потенциал любой методологии для улучшения здоровья пациентов. Идентификация МР-характеристик как здоровых, так и больных тканей на клеточном уровне позволит понять, как такие ранние стадии заболевания, часто бессимптомные, влияют на МР-сигнал и контрастные характеристики. Таким образом, хотя микроструктура ткани в настоящее время (и может оставаться) недоступна для прямого наблюдения в клинике, глубокое понимание того, как конкретные болезненные состояния влияют на параметры МР-контрастности в микроокружении, приведет к пониманию того, как патологические изменения происходят на микроскопическом уровне. представить себя при клиническом сканировании. Такие данные с клеточным разрешением (изотропные <10 мкм) необходимо собирать с использованием оборудования для визуализации сверхсильного поля, поскольку это единственные системы, способные количественно определять параметры контрастности МР в соответствующем физическом масштабе. Следовательно, в настоящее время существует потребность в системах МРТ, способных определять клеточную архитектуру млекопитающих для использования в исследованиях характеристик здоровых и больных тканей.