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Utilisant la représentation photo-acoustique pour concevoir le marquage en reins de distributeur avant greffe

Quand les greffes de rein sont entrées dans la première fois la pratique pendant les années 1950, les patients présentant la maladie rénale chronique (CKD) pourraient finalement décrire l'absence du sous-programme persistant des traitements par dialyse de sang-nettoyage. Juste au-dessus un demi-siècle de plus tard, la demande a complet surpassé l'alimentation. En critique les mauvais languissent pendant des années sur des listes d'attente, alors que les médecins ont peu de choix mais pour recevoir des dons des reins endommagés dans une tentative désespérée de sauver des durées.

Les résultats de greffe sont si durs pour prévoir que M. Darren Yuen de néphrologue, de l'hôpital de St Michael à Toronto, le compare « tournant un rouleau de roulette ». Mais les découvertes récent publiées dans l'analyse de JCI étendent le travail préparatoire potentiellement pour révolutionner ce dynamique - et pour autoriser des médecins pour remettre à l'état initial éventuellement l'étalon-or dans le protocole de greffe.

La recherche est une intégration des analyses cliniques de Yuen sur la maladie rénale avec les compétences médicales de physique du candidat Eno Hysi de M. Michael Kolios et de Ph.D. d'université de Ryerson, et leurs équipes respectives. Yuen et Kolios ont des laboratoires à l'institut pour le génie biomédical, la Science, et la technologie (iBEST), une seule collaboration entre l'hôpital et université, rassemblant des experts de divers et traditionnellement siloed inducteurs de recherches.

La méthode neuve de l'équipe est une monde-première en appliquant la représentation (PA) photo-acoustique pour concevoir le marquage en reins, également connus sous le nom de fibrose, une forme courante des dégâts en reins de distributeur. Leurs résultats ont produit des images claires de rein marquant quelques heures seulement avant la chirurgie. Pendant cette occasion fournie, une évaluation précise pourrait signifier la différence entre implanter un organe avec la résistance de plusieurs décennies - ou une qui défaillent rapidement, envoyant un juste de patient de nouveau à la dialyse et au waitlist année année.

Examen critique précis et non envahissant de rein

La biopsie à l'aiguille - une procédure douloureuse chargée du risque de purge - est actuel la seule méthode pour évaluer la quantité de rein marquant dans les donneurs estimatifs. Mais son sérieux est entravé par les estimations potentiellement FAUSSES basées sur une taille de prélèvement de tissu seulement de 1% du rein.

La recherche actuelle prend une route plus rapide, non envahissante et plus complète pour mesurer les dégâts de rein, utilisant la représentation de PA au lieu. La technologie nouvelle combine le laser et l'ultrason - une séquence que Hysi compare à la foudre et au tonnerre. « Nous brillons la lumière sur le tissu de rein, qui produit une onde de pression qui peut être entendue utilisant une sonde d'ultrason. »

La caractéristique saine est alors faite fonctionner par un algorithme de propriété industrielle basé sur unmixing spectral appelé de technique.

Chaque genre de tissu cellulaire absorbe la lumière laser colorée de sa propre façon unique. Le collagène - une des composantes principales en rein marquant - absorbe la couleur en quelque sorte qui est distincte d'autres composantes dans le rein. Unmixing spectral taquine à l'extérieur les différences. Les plans produits par la technologie montrent la valeur et la distribution du collagène, du sang ou de tout autre tissu - de ce fait laissant les médecins « voient » la qualité des reins donnés.

« Ce n'était pas à tout évident que cela fonctionnerait »

Quand Hysi d'abord proposé utilisant unmixing spectral à la pierre à aiguiser dedans sur le collagène, rien dans la connaissance médicale antérieure de physique a laissé entendre que l'application était même possible.

Type, pour que la technique fonctionne, vous devez voir de grandes crêtes et vallées dans la façon dont les composantes absorbent la lumière. Mais le collagène est plat, ainsi ce n'était pas à tout évident que cela fonctionnerait. »

M. Michael Kolios, université de Ryerson

Hysi a persisté avec une approche contre-intuitive. Avec tant d'autres substances biologiques montrant des crêtes et des vallées une fois qu'unmixing spectral est appliqué, le collagène pourrait rester à l'extérieur clairement en vertu de sa propre égalité.

Le problème est devenu si intrigant que Hysi a décidé d'explorer cette possibilité parallèlement à sa propre recherche doctorale sur la surveillance de cancer. Deux ans après, les découvertes ont validé son hypothèse, et les algorithmes de propriété industrielle maintenant sont brevetés.

En moins de deux mn, la technique neuve peut produire d'une 2D image avec assez de petit groupe pour mesurer le marquage total dans un rein. Dans un délai de 15 mn, la représentation 3D permet la visualisation non seulement du marquage général, mais également sa distribution diverse dans tout le rein.

Potentiel pour le choc significatif et répandu

Car la recherche entre dans des tests cliniques à l'hôpital de St Michael, Hysi et Yuen évalueront comment attentivement leurs prévisions sur la qualité de rein reflètent des résultats réels dans les patients. Si couronnée de succès, leur méthode de rayure a pu avoir un impact important sur la pratique en matière de greffe, et devenir l'étalon-or neuf dans l'évaluation de rein.

Les systèmes de santé ont pu sauvegarder les $100.000 battants à plat de couture dans direct, annuel, des coûts de selon-patient pour manager des dialysés. Mais le choc le plus grand est en donnant à chaque patient le meilleur rein, en les maintenant hors de la dialyse et en leur donnant un bail neuf et durable la durée.

Yuen résume le tourbillon biennal de la recherche : « Je n'ai avant jamais vu n'importe quoi de pareil. Cliniciens et chercheurs travaillant ensemble, et découvrant de tels résultats grands dans ainsi le court-circuit un moment - il est simplement étonnant. »

Source:
Journal reference:

Hysi, E., et al. (2020) Photoacoustic imaging of kidney fibrosis for assessing pre-transplant organ quality. JCI Insight. doi.org/10.1172/jci.insight.136995.