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研究人员使用光学相干弹性术进行生物力学评估，对小鼠心脏病发作引起的组织损伤。左侧图像中的叠加显示健康（顶部）和受损的组织（底部）之间的方向依赖性差异。右侧图像中的覆盖层显示使用OCE获得的空间分辨的组织刚度测量。绿色显示出健康的区域，而黄色，红色区域是损坏的区域，弹性下降。
研究人员制定了一种捕获心脏组织详细生物力学性质的新方法。高分辨率光学技术填充了开发和测试疗法所需的重要技术差距，这些疗法可能最终用于在心脏病发作后愈合心脏损伤。
“今天约有一百万人每年都会遭受心脏病发作，目前没有治愈的心脏组织疤痕，”德克萨斯州休斯顿大学的Kirill V. Larin说，他们与詹姆斯F. Martin的研究联合起来贝勒医学院与德克萨斯州心脏研究所。“我们正在努力开发再生心脏组织的方法，我们的研究作品测量机械性能，以确定心脏是否响应疗法愈合。”
在光学学会（OSA）生物医学光学表达中，研究人员从小鼠的研究报告结果表明称为光学相干弹性摄影（OCE）的高分辨率技术可用于比较健康组织和组织的机械性能一种诱导的心脏病发作。研究人员计划利用该技术来评估疗法造成对心脏组织损伤的疗法的有效性。
再生心脏组织
当血凝块阻止冠状动脉将富含氧气血液到心脏时，发生心脏病发作。这种堵塞剥夺了氧气的心肌，在短时间内导致疤痕组织的形式导致永久性损伤。这种伤害从跳动心脏夺走了能量，并影响到泵血的速度如何。
“实验表明，来自新生儿哺乳动物心脏的组织可以完全再生，但随着年龄的增长，这种再生能力会减少，”Larin说。“马丁的集团正在努力以一种方式来操纵这些分子途径，以一种刺激成年心脏组织来修复本身。”
研究人员转向OCE，这是一项在Larin的实验室中开发的技术，看看它是否对于观察在小鼠模型中的实验疗法有用。OCE基于生物医学成像技术光学相干断层扫描（OCT），其可以提供组织微观结构的高分辨率图像。然而，OCE而不是获得结构信息，使用OCT的原理来创建组织力学的高分辨率映射。
OCE是观察小鼠心中的组织力学的理想选择，因为它具有检测健康和疤痕组织之间的边界是否响应治疗所需的附近。虽然其他成像模式如MRI或超声波可以用于检查组织力学，但它们更适合大面积的组织而不是小巧的小鼠心脏。
执行OCE需要在组织中感染机械波。就像一块石头落入水导致波浪的模式，暴露于小机械力的组织将表现出通过它传播的特定波的波浪。研究人员通过分析波浪的速度或空间特性来开发分析模型以重建组织的机械性能。
“由于小鼠心脏的小尺寸和微妙的性质，我们必须制作特殊设备在组织上产生非常小的扰动，”Larin说。“这种应用力的压力，时序和位置必须非常精确。波浪也必须具有非常小的振幅，这对于保留组织很重要。“
在心脏病发作后检查组织
研究人员在小鼠的组织样品中测试了它们的成像方法。在诱导心脏病发作后，小鼠发育了疤痕，这将与人们心脏病发作引起的疤痕。在六周内，研究人员切除了心灵并使用OCE来测量心脏组织的力学性质。
与健康组织相比，研究人员看到受损的组织显示出的各向异性或方向性的波动繁殖。该观察结果表明受损区域中的肌肉纤维比健康组织更加紊乱。他们还使用OCE看到了健康和受损组织之间的组织刚度的差异。
“这是对心脏肌肉力学性能的高分辨率映射的第一件OCE应用，”Larin说。“我们能够看到正常心脏组织和心肌梗死区域的机械性质的差异。未来，我们希望使用该技术来检查再生心脏组织，帮助我们找到一个可以使全球数百万遇到心脏病发作的人的治疗。“
出版物：尚王等，“使用光学相干弹性术的心肌梗死生物力学评估”，生物医学光学表达（2018）DOI：10.1364 / BOE.9.000728
