美国休斯顿大学描绘出的心脏组织生物力学性能图像有助于人体组织治疗与修复。

左图：心脏中的健康组织（上）和受损组织（下）之间的方向依赖性差异。右图：利用光学相干弹性成像技术获得空间分辨的组织刚度测量结果。绿色区域是健康的，黄色和红色区域是由于弹性减弱而受损的部分。图片来源：休斯顿大学Kirill Larin。

心脏病或心肌梗塞（MI）可能会对心脏组织造成巨大的损害，对这一损伤的深入研究是改善治疗方法的重要步骤。休斯敦大学的研究人员们开发了一种基于光学相干弹性成像（OCE）的技术，该技术可用于显示心肌梗塞的生物力学表征，因此光学相干弹性成像技术成为研究心脏修复的有利工具。该项研究工作已发表于《生物医学光学快报》。

该项目的联合负责人Kirill Larin表示：“每年大约有100万人患有心脏病，目前尚未研究出治疗心脏组织结疤的方法。我们正在努力进行再生心脏组织的方法研究，而我们的研究工作为测量其机械性能，以判断心脏组织是否因该种治疗方式而愈合。”

光学相干弹性成像技术将对组织施加外部刺激或内部刺激，并使用基于光学相干断层扫描的检测方法来检测相应的组织反应。在休斯敦大学的研究项目中，使用低压空气脉冲作为外部刺激。在使用手术手段诱发离体小鼠心脏心肌梗塞的测试中，研究人员使用光学相干弹性成像方法来评估左心室的物理组织反应，包括弹性波在组织中的传播以及局部位移阻尼特性。Larin表示：“由于小鼠的心脏小而精细，我们必须制造特殊设备在组织上施加极小的干扰。其压力大小、施加时机和位置都必须非常准确，因此其产生的波动振幅也很小，这对于保存组织来说非常重要。”

治疗和康复

在诱发心肌梗塞的6周后，研究人员发现与健康组织相比，受损组织的弹性波速降低、固有频率降低、机械各向异性减弱，这表明受损区域的肌肉纤维更加紊乱。在发表的论文中，该研究小组指出，光学相干弹性成像比起现有的一些弹性成像方法具有更多优势，例如使用MRI或原子力显微镜进行超声波刺激的方法。光学相干弹性成像技术更侧重于描述大尺度表征组织结构的机械性能而不是其各个组分，且该技术能够更好地反映心肌功能。

休斯敦大学研究团队的下一步工作包括开发能够在活体老鼠体内进行的类似光学相干弹性成像分析的小探针，以及评估心脏瓣膜的力学性能，以判断瓣膜是否可以正常停止工作。该技术在其他医学领域也可使用，例如眼科学。Larin的研究小组正在使用光学相干弹性成像技术研究退行性眼科疾病，致力于为患者开发出更好的治疗方法。Larin表示：“这是光学相干弹性成像技术首次应用于心脏肌肉力学特性的高分辨率测绘。我们能够看到正常心脏组织和心肌梗塞区域的力学性能的差异，今后我们希望使用该技术来检查再生心脏组织，以帮助我们找到一种使全世界数百万心脏病患者受益的治疗方法。”

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