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Usando a imagem lactente photoacoustic para visualizar scarring nos rins fornecedores antes da transplantação

Quando as transplantações do rim entraram primeiramente a prática nos anos 50, os pacientes com doença renal crônica (CKD) poderiam finalmente representar a liberdade da rotina destemido de tratamentos de diálise delimpeza. Apenas sobre um meio-século mais tarde, a procura superou completamente a fonte. O crìtica doentes enlanguescem por anos em lista de espera, quando os doutores tiverem pouca escolha mas para aceitar doações de rins danificados em uma tentativa desesperada de salvar vidas.

Os resultados da transplantação são tão duros prever que o Dr. Darren Yuen do nephrologist, do hospital de St Michael em Toronto, a compara “que gira uma roda de roleta”. Mas os resultados recentemente publicados na introspecção de JCI estão colocando o fundamento para revolucionar este dinâmico - e para autorizar potencial médicos para restaurar eventualmente a bandeira de ouro no protocolo da transplantação.

A pesquisa é uma integração das introspecções clínicas de Yuen na doença renal com a experiência médica da física do candidato Eno Hysi do Dr. Michael Kolios e do Ph.D. de universidade de Ryerson, e suas equipes respectivas. Yuen e Kolios têm laboratórios no instituto para a engenharia biomedicável, a ciência, e a tecnologia (iBEST), uma colaboração original entre o hospital e universidade, reunindo peritos dos campos diversos e tradicional siloed da pesquisa.

O método novo da equipe é um mundo-primeiro em aplicar a imagem lactente (PA) photoacoustic para visualizar scarring nos rins, igualmente conhecidos como a fibrose, um formulário comum de dano nos rins fornecedores. Seus resultados produziram as imagens claras do rim que scarring apenas algumas horas antes da cirurgia. Durante esta oportunidade, uma avaliação exacta poderia significar a diferença entre a implantação de um órgão com durabilidade de décadas - ou uma que falha rapidamente, enviando um direito do paciente de volta à diálise e ao waitlist ano-longo.

Selecção exacta, não invasora do rim

A biópsia da agulha - um procedimento doloroso preocupante com o risco do sangramento - é actualmente o único método para avaliar a quantidade de rim que scarring em doadores em perspectiva. Mas sua confiança é impedida pelas avaliações potencial imprecisos baseadas em um tamanho da amostra do tecido de somente 1% do rim.

A pesquisa actual toma uma rota mais rápida, não invasora e mais detalhada determinar dano do rim, usando a imagem lactente do PA pelo contrário. A tecnologia nova combina o laser e o ultra-som - uma seqüência que Hysi compare ao relâmpago e ao trovão. “Nós brilhamos a luz no tecido do rim, que cria uma onda da pressão que possa ser ouvida usar uma ponta de prova do ultra-som.”

Os dados sadios são executados então com um algoritmo proprietário baseado em uma técnica chamada unmixing espectral.

Cada tipo do tecido do corpo absorve o laser colorido em sua própria maneira original. O colagénio - um dos componentes principais no rim que scarring - absorve a cor de um modo que é distinta de outros componentes no rim. Unmixing espectral amola para fora as diferenças. Os mapas gerados pela tecnologia mostram a quantidade e a distribuição do colagénio, do sangue ou do outro tecido - assim reservando os médicos “vêem” a qualidade de rins doados.

“Não era em toda óbvio que trabalharia”

Quando Hysi props primeiramente usar unmixing espectral a afiar dentro no colagénio, nada no conhecimento médico prévio da física sugeriu que a aplicação era mesmo possível.

Tipicamente, para que a técnica trabalhe, você precisa de ver grandes picos e vales em como os componentes absorvem a luz. Mas o colagénio é liso, assim que não era em toda óbvio que trabalharia.”

Dr. Michael Kolios, universidade de Ryerson

Hysi persistiu com uma aproximação counterintuitive. Com tão muitas outras substâncias biológicas que exibem picos e vales uma vez que unmixing espectral é aplicado, o colagénio pôde estar para fora notàvel em virtude de seu próprio nivelamento.

O problema tornou-se tão intrigante que Hysi decidiu explorar esta possibilidade paralelamente a sua própria pesquisa doutoral sobre a monitoração do cancro. Dois anos mais tarde, os resultados validaram sua hipótese, e os algoritmos proprietários estão sendo patenteados agora.

Em menos de dois minutos, a técnica nova pode gerar uma 2D imagem com bastante detalhe para determinar scarring total em um rim. Dentro de 15 minutos, a imagem lactente 3D permite o visualização não somente de scarring total, mas igualmente sua distribuição variada durante todo o rim.

Potencial para o impacto significativo, difundido

Porque a pesquisa se move em ensaios clínicos no hospital de St Michael, Hysi e Yuen avaliarão como pròxima suas previsões na qualidade do rim espelham resultados reais nos pacientes. Se bem sucedido, seu método marcando podia ter um impacto significativo na prática da transplantação, e transformar-se a bandeira de ouro nova na avaliação do rim.

Os sistemas de saúde podiam salvar os $100.000 enormes em directo, anual, custos do por-paciente para controlar pacientes de diálise. Mas o grande impacto consiste em dar a cada paciente o rim melhor possível, em mantê-los fora da diálise e em dar-lhes um aluguer novo, durável na vida.

Yuen resume o remoinho bienal da pesquisa: “Eu tenho visto nunca qualquer outra coisa semelhante antes. Clínicos e pesquisadores que trabalham junto, e descobrindo tais grandes resultados em tão curto um momento - é apenas surpreendente.”

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.