Nowe sposoby obrazowania bijącego serca
Pomimo istotnych postępów w opiece zdrowotnej w ostatnich dziesięcioleciach, choroby sercowo-naczyniowe nadal powodują zgony w krajach rozwiniętych, co pociąga za sobą wysokie koszty społeczne. Potrzebna jest technologia, która może pogłębić zrozumienie przez naukowców procesów biologicznych związanych z fizjologią serca na poziomie komórkowym i wyjaśnienie jego funkcji. Mikroskopia śródmięśniowa (IVM) cieszy się rosnącą akceptacją, ponieważ może być stosowana do obserwacji systemów biologicznych w żywych organizmach w wysokiej rozdzielczości oraz do monitorowania organizmów dorosłych w odniesieniu do losów komórek, tkanek i narządów. Projekt BEATING HEART finansowany przez Unię Europejską został stworzony w celu opracowania w czasie rzeczywistym systemu obrazowania IVM in vivo dla poruszających się narządów, a konkretnie bijącego serca na poziomie podkomórkowym. Główne cele polegały na opracowaniu systemu obrazowania oraz opracowaniu i zastosowaniu metod obliczeniowych do wyodrębniania danych i odpowiedzi na modelowanie. Inicjatywa ta opracowała również bramkowanie krążeniowo – oddechowe w czasie rzeczywistym w celu umożliwienia wielowymiarowego obrazowania mikrostruktury i funkcji tkanek. Pozwoliło to zbadać skurczowe komórki mięśnia sercowego. Naukowcy zastosowali kombinację nowych stabilizatorów i wyrafinowanych algorytmów uczenia maszynowego, z zastosowaniem surowych obrazów jako danych wejściowych w celu zmniejszenia ruchu. Pozwoliło to zbadać biologię i fizjologię bijącego serca w żywym zwierzęciu po raz pierwszy. Stabilizatory zostały wdrożone i przetestowane w celu zapewnienia najlepszej skuteczności i zminimalizowania zakłóceń w funkcjonowaniu serca. Naukowcy wykorzystali fantomy z koralików fluorescencyjnych osadzonych w agarze w celu symulacji tkanki biologicznej, a do symulacji ruchu narządowego zastosowano wibrujące źródło. W celu oceny skuteczności systemu zastosowań klinicznych, badania przeprowadzono również na żywych zwierzętach. Program BEATING HEART pomoże rzucić nowe światło na ścieżki fizjologiczne komórek in vivo i pomoże uzyskać nowe spojrzenie na odkrycie nowych leków. Opracowane metody obliczeniowe przyspieszą analizę i zwiększają dokładność wyników dzięki automatyzacji czasochłonnego przetwarzania obrazu. Uzyskana wiedza będzie przydatna dla zapobiegania chorobom układu sercowo-naczyniowego, diagnozowania i leczenia.
Słowa kluczowe
In vivo, choroby sercowo-naczyniowe, mikroskopia wewnątrzmaciczna, BEATING HEART, bramkowanie
