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转载先进制造撰稿
Nick（清华大学）01
导读
严重的心律不齐（室性心动过速）是一种由心室电信号异常引发的高风险疾病。射频消融法是目前最有效的治疗方法，但其对消融位点的精确定位仍存在较大的挑战。近日，哥伦比亚大学的ChristineP.Hendon等研究人员在BiomedicalOpticsExpress上发表他们的最新成果：一种基于近红外光谱（NIRS）的新成像方法可以区分心脏中的脂肪和病变组织，当使用射频消融治疗严重的心律不齐时，这一方法有望用来成像并指导对该疾病的更有效治疗。封面：结合近红外光谱图的消融导管可以成功地区分心脏的各种组织类型。图片来源：哥伦比亚大学的ChristineP.Hendon。摄影师:JohnAbbott。02背景介绍
室性心动过速是一种因心室的电气活动异常造成的心跳过速，心脏心室中错误的电活动可能会导致心跳过快，从而无法将足够的血液泵送到身体的其他部位，最终导致心脏骤停。如果没有医疗干预，将面临着猝死的高风险。射频消融法是一种治疗室性心动过速的方法，使用特定的电极导管经静脉或动脉血管送入心腔以创建心脏的电解剖图，当医生确定电信号异常的源点时，可以通过使用射频能量造成损伤来破坏这些源点。但是传统的消融方法无法总是区分脂肪和瘢痕组织，从而无法总是精准找到电信号异常源点，并可能会误识心脏外表面的血管等重要结构，带来手术并发症风险。一种能够在导管末端识别组织的技术可能有助于提高该治疗性干预的有效性和安全性。使用CT或核磁共振成像来指导手术过程，可能对医务人员造成辐射危害以及带来过高的成本。而且，基于导管的成像技术与之相比可能更适合于消融之前组织的精确、实时评估。ChristineP.Hendon团队的研究表明，结合近红外光谱（NIRS）成像功能的消融导管可以成功地区分心血管疾病患者捐赠的心脏的各种组织类型。同时NIRS系统发出的光不会对活组织产生影响。03创新研究
该研究团队设计了一种NIRS集成的射频消融导管（图一），在商业消融导管的基础上设计定制的铝制尖端电极，该电极包含固定的用于NIRS发射和收集的光纤。研究团队调节了发射光纤和收集光纤之间的距离，从而有利于待测组织对光的吸收并使光散射的影响最小化。他们使用宽带灯照射组织，用光谱仪记录从组织中收集的背散射光。图一：用于成像的近红外光谱(NIRS)集成导管图片来源：BiomedicalOpticsExpress11.8().(Fig.1)在这项研究中，研究团队使用了已故患者的心脏。他们将其心脏切除，进行3D扫描获得其表面几何形状的点云。通过光学测量记录了脂肪的吸收光谱，获取心外膜表面的NIRS衍生参数图，引入脂肪对比指数(ACI)表示近红外光谱测量的心外膜脂肪厚度，以及病变光学指数（LOI1）绘制消融部位。实验结果表明（图二），该技术能够进行体外人心室样本的心外膜脂肪分布和急性病变分布成像，直接对导管尖端处的组织类型进行NIRS评估可以与已有技术一起辅助改进消融位置和病变集验证的有效性。图二：心外膜表面的高密度图图片来源：BiomedicalOpticsExpress11.8().(Fig.5)04应用与展望
作者在本文中提出设计NIRS集成的射频消融导管的创新性研究方法为治疗严重心律不齐打开了一扇新的大门，有望在不久的将来开发出一种与当前射频消融系统兼容的新设备，从而实现经济有效的治疗。同时该工作显示出了NIRS在生物医学中具有很可观的应用前景以及光学器件在心脏电生理领域中可以发挥重要作用，启发之后更多高质量的跨学科研究。
文章信息：该文章以“Feasibilityofnear-infraredspectroscopyasatoolforanatomicalmappingofthehumanepicardium”为题发表在BiomedicalOpticsExpress。论文