Gli ingegneri biomedici di
Duca hanno ricevuto più di $2,2 milioni dagli
Istituti della Sanità Nazionali (NIH) per continuare le loro prospezioni di come muoversi e la flessione complesse dei vasi sanguigni durante il battito cardiaco potrebbero contribuire alla malattia di cuore.
Stanno combinando le immagini cliniche dei cuori e del software battenti per svolgere gli studi provocatori di visualizzazione delle arterie coronarie che quell'offerta il cuore con sangue. Il Loro scopo è di determinare se ci sono determinati moti che predispongono le pareti dell'imbarcazione per ispessire ed infine diminuire il flusso sanguigno, o sviluppare un grumo che blocca l'imbarcazione interamente.
All'ogni il battimento vasi sanguigni di un cuore, che sono incassati nella sua superficie, alternatamente allunga e si contrae, con alcuni segmenti dell'imbarcazione che piegano o che torcono nel trattamento. Tutti quegli in opposizione, moti di torsione-giro cambiano sostanzialmente i meccanici e la chimica delle arterie nei modi che completamente non sono conosciuti, dice gli ingegneri.
Tali cambiamenti conformazionali, se potessero essere capiti completamente, fornirebbero a medici un nuovo insieme “dei fattori di rischio geometrici„ che potrebbero predire l'inizio iniziale di aterosclerosi.
L'Aterosclerosi è lo sviluppo delle restrizioni e dei bloccaggi in arterie che possono piombo alla malattia di cuore.
“Stiamo provando a capire lo sviluppo ed origini della malattia,„ ha detto Morton Friedman, il professor di assistenza tecnica biomedica che piombo il Laboratorio Cardiovascolare di Simulazioni al Pratt School di Duca di Assistenza Tecnica.
“Egualmente stiamo provando ad identificare la gente che potrebbe essere predisposta a. Se possiamo capire perché accade, quella può aiutarci a trovare i modi fermarla o rallentare il suo progresso.
“I fattori di rischio tradizionali per la malattia cardiovascolare -- ricco in colesterolo, ipertensione, fumante, diabete, obesità - spieghi soltanto circa 50 per cento dell'incidenza della malattia. Così altri fattori devono essere implicati,„ ha detto Friedman.
Mentre altri gruppi di ricerca hanno sondato le imbarcazioni viventi del cuore per i legami alla malattia di cuore, “penso che il fuoco sulla geometria dinamica sia praticamente nostri,„ Friedman ha detto.
Friedman già stava cercando tali fattori di rischio geometrici in imbarcazioni cardiache quando è venuto a Duca nel 2001 Dall'Ohio State University. Stava Trasferendo con lui Hui Zhu, ora il professor di aiuto della ricerca di Duca di assistenza tecnica biomedica ed il YUN Liang, ora fra i dottorandi di Friedman a Pratt.
Zhu, di cui l'addestramento è nell'ingegneria elettrica, è un esperto nell'ottenere il la maggior parte dalle immagini fornite dalle due tecnologie usate per prevedere gli interni dei vasi sanguigni nei cuori in tensione e battenti.
La prima tecnica, chiamata cineangiografia del biplano, Raggi X di usi e una tintura iniettata per creare un genere di immagine in movimento bidimensionale di sangue che scorre dentro le imbarcazioni. Il secondo metodo, ultrasuono intravascolare, permette ai ricercatori di prevedere gli spessori della parete di quelle imbarcazioni come pure di fornire una certa idea di cui le pareti sono fatte.
Liang, nel frattempo, sta migliorando le informazioni di ultrasuono estendendola fino la terza dimensione. E Zhu è egualmente un esperto statisticamente ad analizzare le immagini per determinare se determinate geometrie dell'imbarcazione possono essere collegate alle indicazioni di aterosclerosi iniziale.
In un articolo nell'emissione Del dicembre 2003 dell'Arteriosclerosi del giornale della ricerca, la Trombosi e la Biologia Vascolare, Friedman e Zhu hanno descritto il loro uso di tutti questi strumenti trovare i collegamenti statistici fra lo spessore delle pareti dell'imbarcazione e come le arterie curvano e torcono durante il battito cardiaco.
“Queste variabili di spessore sono di interesse particolare, perché l'ispessimento della parete è una parte importante del trattamento aterosclerotico,„ il Duca che due i ricercatori hanno scritto.
Nelle fasi iniziali di bloccaggio di sviluppo, la parete di un'arteria coronaria malata “realmente si sviluppa esternamente per mantenere l'apertura,„ Friedman ha spiegato in un'intervista. “Ma finalmente quell'cosiddetto ingrandimento compensativo diventa insufficiente.„
La crescita di tali ostruzioni è un trattamento complesso, ha detto. In Primo Luogo, i materiali grassi chiamati lipidi entrano nella parete dal sangue. Quei depositi inducono “una risposta infiammatoria„ dai globuli che si raccolgono e muoiono nello stesso luogo. Altre celle poi si accumulano là anche. Queste capitalizzazioni formano i depositi chiamati placca, che Friedman ha descritto come “intero guazzabuglio dei materiali fibrosi, dei lipidi, dei cristalli morti delle cellule, del calcio e del colesterolo.„
In alcuni casi, il risultato finale è una spina che materiali di riempimento più dell'apertura dell'imbarcazione conosciuta come il lumen. Ma “nella maggior parte dei casi quel piombo ad attacco di cuore che non è che cosa accade,„ lui ha aggiunto. “In la maggior parte di quei casi la placca è fragile. Di conseguenza si rompe. E nella rottura espone tutto questo ciarpame al sangue. Poi un grumo si forma che realmente blocca l'imbarcazione.„
Friedman ha notato che determinati enzimi attaccano la placca, rendente lo più debole e più vulnerabile alla rottura. “Potrebbe essere che la flessione delle imbarcazioni come i battimenti di cuore potrebbe avere un ruolo decidere quale placche sono più probabili rompersi,„ lui ha detto. “Se ottenessimo al punto in cui realmente potremmo capire che cosa sta accendendo, forse potremmo identificare la gente di cui dinamica o la geometria arteriosa le ha messe al maggior rischio.„
Nell'ambito della loro ricerca quadriennale recentemente costituita un fondo per di NIH, il gruppo di Friedman studierà la validità di parecchie ipotesi con i collaboratori alle università di Duca Centro Medico, di Vanderbilt e del Texas A&M ed all'Università del Texas/Centro Medico Sudoccidentale.
Un'ipotesi sostiene che “la geometria ed il moto locali„ dei segmenti malattia-inclini dell'imbarcazione “ha un'influenza significativa sull'inizio, sulla progressione e sulla stabilità„ di aterosclerosi. Un Altro propone che “le funzionalità differenti della geometria e del moto dell'arteria svolgano i ruoli influenti nelle fasi differenti nello sviluppo della coronaropatia.„
Il gruppo di Duca applicherà la sue visualizzazione e tecniche analitiche al cineangiogramma ed alle immagini intravascolari di ultrasuono dei pazienti umani viventi forniti da vari dei loro collaboratori.
Soltanto alcune di quelle imbarcazioni scandite saranno malate, Friedman hanno sollecitato. “Oltre ai casi malati, stiamo sviluppando un catalogo di moto dell'arteria coronaria sul cuore umano normale in modo da possiamo cominciare identificarlo che cosa è normale e che cosa non è,„ abbiamo detto.
Per fare gli studi dettagliati che sarebbero inadeguati in pazienti umani viventi, gli ingegneri egualmente si applicheranno queste tecniche ai mouse del laboratorio che geneticamente sono stati modificati per predisporre gli animali ad aterosclerosi di sviluppo.
“Su ragionevolmente un corto periodo di tempo che possiamo ottenere le lesioni nei mouse che assomigliano molto alle lesioni umane,„ Friedman ha detto. “La Loro anatomia coronaria è abbastanza vicina.„