Nature子刊：超声新突破：超分辨率超声定位显微镜，捕捉超早期心脏疾病的蛛丝马迹

科学

医学

1月前

Bringing medical advances from the lab to the clinic.

关键词：超声定位显微镜；心脏病；Nature Biomedical Engineering

根据世界卫生组织（WHO）的报告，心脏病是针对人类的头号杀手，占到死亡原因的16%【1】。

与此同时，急性心梗的死亡率和致残率极高，心梗发生时、真真切切时间就是生命，每一秒都至关重要。但临床面临的严峻问题在于，目前的诊断方法无法在超早期阶段准确地发现动脉狭窄，延误了治疗时机；即使若患者幸存，由于无法精准评估受损心肌的血液流量，后续恢复效果和预后情况都难以判断。

2024年5月6日，一项由英国科学家研发的新技术--利用超声波和“微气泡”追踪探测创建超分辨率超声定位显微镜的研究，发表于Nature Biomedical Engineering，该技术有助于早期发现心脏疾病，有望挽救更多生命。

简单来说，该方法的核心是利用微小气泡与超声波显像技术的奇妙组合，克服了传统超声分辨率低的局限性【2】。

（如需原文，请加healsanq，备注“20240506NatureBE”）

本研究旨在探索超分辨率超声定位显微镜在心脏疾病诊断中的应用。通过对离体猪心和患者心脏的实验，研究者成功地重建了心肌微血管结构，并验证了超分辨率超声定位显微镜（ULM）的可行性。

主要结果：

▽ 图表1 展示了使用ULM技术在离体猪心和患者心脏中观察到的微血管结构。通过对超声图像进行处理和重建，可以清晰地看到心脏微血管的分支和血流动态。

▽ 图表2 展示了ULM技术在不同病例中的应用。通过与CT和MRI图像的对比，可以看到ULM图像能够提供更详细的心脏微血管信息。

▽ 图表3 展示了ULM技术在心脏微血管研究中的一些参数计算结果。通过测量血管直径和血流速度，可以对心脏微血管的结构和功能进行定量分析。

▽ 图表4展示了ULM技术在心脏微血管研究中的一些结果展示方法。通过绘制密度图、流速图和流向图，可以直观地展示心脏微血管的结构和功能。

编者按：

临床价值：

本文证明了ULM技术在心脏微血管研究中的潜力和重要性。

该技术可以提供高分辨率的心脏微血管图像，为心脏微血管疾病的诊断和治疗提供了新的工具和方法。

本研究的结果对于改善心脏疾病的诊断和治疗具有重要意义【3】。

气泡仅有百万分之一米：

科学家将微米级的气泡注入患者血液，利用超声波进行追踪，气泡就像是心脏血管系统中的“探照灯”，帮助绘制出清晰的微血管地图（见下调）。

心脏肌肉厚，超声不易穿透：

这项技术特别适合心脏成像。超声波难以穿透厚实的心肌，加上心脏的搏动进一步干扰，往往只能呈现“粗糙”的画面。气泡让超声波得以“锁定”这些细小的血管。

本研究的临床科研启发：

超声定位显微术并非全新概念，但此前从未在临床上展示出如此潜力。研究人员开发了新的算法，区分静止结构和运动结构，大大提高了方法的灵敏度，让临床验证的可靠性大大提升。

但超声定位具有无辐射、廉价、实时观察等优势，能“看到”其他设备看不到的细枝末节。

最重要的，研究团队将本研究与目前临床金标准进行比较，结果显示

成功与金标准对标：研究团队在心脏病患者身上验证了新方法，结果与有辐射、高成本的 CT 等其他金标准技术高度一致。
技术难点的攻克：心脏超声波容易受肋骨干扰而产生假像，但研究人员通过每秒数百张的高速成像，使方法极为灵敏，大大减少了跟踪错误。
距离广泛应用仍有门槛：气泡需静脉注射，有副作用风险；肥胖人群容易产生更多图像干扰；目前只能在舒张期观察，而心脏的收缩期对评估心脏功能同样重要。

而这些尚存在的短板，正是进一步临床科研的目标；也是您可以做的科研选题。

参考文献：

【1】 https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/the-top-10-causes-of-death

【2】https://www.nature.com/articles/s41551-024-01206-6

【3】 https://www-nature-com-s.webvpn.cams.cn/articles/d41586-024-01194-2

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编辑：Henry，微信号：Healsan；加好友请注明理由。助理：ChatGPT

作者简介：美国Healsan Consulting(恒祥咨询)，专长于Healsan医学大数据分析、及基于大数据的Hanson临床科研支持。主要为医院科研处、生物制药公司和医生科学家提供分析和报告，成为诸多机构的“临床科研外挂”。

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