새로운 레이저 이미징 기술로 과학자들은 기증자 심장이 이식에 적합한지 여부를 효율적으로 결정할 수 있습니다.

새로운 레이저 이미징 기술은 어떤 기증자 심장이 이식에 적합하고 어떤 심장이 좋지 않은 결과를 초래할 것인지를 결정할 수 있을 것이라고 최근 프랑스 연구원 그룹이 발견했습니다. 드물게 관상동맥 조영술이나 이식된 심장을 손상시킬 수 있는 조영제의 사용이 필요하지 않습니다. 예비 연구 결과는 JBO(Journal of Biomedical Optics) 2023년 4월호에 발표되었습니다.
새로운 레이저 이미징 기술로 과학자들은 기증자의 심장 이식 적합성을 효율적으로 결정할 수 있습니다.
레이저 산란 이미징을 통해 체외 생존 가능성 평가를 위해 기증자 이식 심장 박동의 혈관 세부 정보를 시각화할 수 있습니다(이미지 제공: Plyer et al. 연구원, JBO)
이전 경험을 바탕으로 중증 관상 동맥 질환(CAD)은 심장 이식 후 일차 이식 실패 및 조기 사망이 발생할지 여부를 결정하는 핵심 요소입니다. 그리고 기증자 모집단에 대한 기준이 확대됨에 따라 심장 이식 배정 전 심장 검진의 중요성이 더욱 부각되고 있습니다. 심장 이식을 위한 대기자 명단이 긴 상황에서 생존 가능성과 잠재적인 합병증을 결정하기 위해 기증자 심장(기증자 심장)을 스크리닝하는 방법을 긴급히 찾아야 합니다.
그러나 현재 기증자 심장 평가의 "표준"으로 간주되는 침습적 관상동맥 조영술은 실제로 기증자 심장의 약 1/3에서만 수행됩니다. 생체 외 관류(ESHP) 연구는 기증자 심장을 기증자로부터 제거한 후 수행할 수 있으며 이 방법에 사용된 조영제는 심장을 퇴화시킵니다.
이 때문에 연구자들은 심장을 더 잘 보존할 수 있는 최적의 방법을 찾고 있습니다.
앞서 언급한 프랑스 연구팀은 최근 조영제 없이도 심장 혈관의 구조와 기능을 평가할 수 있는 비접촉식 레이저 산란 기반 이미징 기술을 조사했다. 연구원들은 운동성 적혈구의 다중 산란을 선택적으로 감지하기 위해 LSOCI(Laser Scattering Orthogonal Contrast Imaging) 기술을 확립했습니다. 레이저는 기증자 심장에 초점을 맞추고 움직이는 입자에서 나오는 후방 산란광을 카메라로 관찰할 수 있으며, 이는 혈관과 주변 조직 사이의 대비로 사용할 수 있는 흐림 효과를 생성합니다.
전체 필드 광학 기술인 LSOCI는 실시간 이미징 기능으로 전체 심장 주변 맥관 구조의 고해상도 이미징을 생성할 수 있습니다. 프랑스 파리 사클레 대학의 엘리스 콜린 교수는 국제광학광학학회(International Society for Optics and Photonics, SPIE) 발표문에서 "광학 기술은 심장의 전체 말초혈관 시스템을 실시간으로 고해상도 영상화할 수 있게 해준다"고 설명했다. "
이 접근법을 검증하기 위해 연구원들은 이식 전 기증자 심장의 관상 순환을 연구하기 위한 임상 모델을 개발했습니다. 그런 다음 빠르게 변화하는 반점 패턴을 생성하고 분석하기 위해 관류 모듈(기증자 심장 포함) 위에 고정된 연결식 팔에 레이저와 카메라를 장착했습니다.
심장 박동으로 인한 혈관 시스템 추적 문제를 극복하기 위해 연구원들은 "MPE-SNR(multi-cycle enhanced signal-to-noise ratio)"이라는 방법을 더욱 최적화했습니다. 시간이 지남에 따라 그들은 일련의 이미지를 촬영하고 심장의 유사한 위치에서 혈관계를 묘사하기 위한 프레임워크를 구축했습니다. 그런 다음 시퀀스의 각 이미지를 다른 이미지를 사용하여 최적화하여 노이즈를 줄이고 디테일을 향상시켰습니다.
최적화된 이미지는 서로 다른 시점의 혈관계를 나타냅니다. 연구원들이 몇 초 만에 100미크론 정도로 작은 혈관 시스템을 시각화하고 혈액 순환을 정확하게 표시한 일련의 이미지를 사용하고 있었습니다. 앞으로 이 기술은 심근 관류 이상을 식별하고 기본 심장 질환(예: 관상 동맥 질환)을 특성화하는 데 사용될 수 있기를 바랍니다.