October 15, 2014

Badacze z Purdue University używają obrazów ultrasonograficznych, takich jak ten, do badania tętniaków aorty brzusznej, potencjalnie śmiertelnego schorzenia, które jest 13. główną przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych. (zdjęcie Purdue University/Weldon School of Biomedical Engineering)
Download Photo

WEST LAFAYETTE, Ind. – Naukowcy badają przydatność obrazowania ultradźwiękowego do badania niebezpiecznych tętniaków aorty brzusznej, wybrzuszenia aorty, które jest zazwyczaj śmiertelne, gdy pęka i dla którego nie ma skutecznego leczenia.

Tętniaki aorty brzusznej są 13 główną przyczyną śmierci w Stanach Zjednoczonych, zabijając około 15,000 rocznie.

„Większość czasu ludzie nawet nie wiedzą, że to tam jest, ale jeśli pęknie mają krwawienie wewnętrzne z największej tętnicy w organizmie,” powiedział Craig Goergen, adiunkt w Purdue University’s Weldon School of Biomedical Engineering. „W osiemdziesięciu procentach przypadków pacjent umiera przed dotarciem do szpitala.”

Badacze wykorzystali metodę zwaną ultradźwiękami wysokiej częstotliwości u małych zwierząt, aby zmierzyć zmiany w postępie tętniaków aorty brzusznej u zwierząt laboratoryjnych. Dowiadując się więcej o tętniakach na poziomie molekularnym, badacze mogą być w stanie opracować terapię lekami lub komórkami macierzystymi, aby zapobiec ich powiększaniu się, powiedział Goergen (wymawiane Gor-Jen).

Nowe odkrycia zostaną szczegółowo opisane w pracy, która zostanie przedstawiona 25 października przez doktoranta Evana Phillipsa podczas dorocznego spotkania Biomedical Engineering Society w San Antonio.

Badacze są w stanie śledzić małe zmiany w naczyniu w miarę powstawania tętniaka. Obrazowanie ultradźwiękowe pozwala na wizualizację warstw tętnicy, które często oddzielają się od siebie podczas wzrostu naczynia.

„Rozwój tych tętniaków jest wieloaspektowym procesem, który nie został w pełni scharakteryzowany, a żadne terapie nie okazały się skuteczne w zapobieganiu progresji tętniaka” – powiedział Goergen. „Chcemy zrozumieć, co powoduje powstawanie i powiększanie się tętniaków, aby móc opracować lepsze strategie zapobiegania temu procesowi.”

Technika ultradźwiękowa wykorzystuje również obrazowanie metodą kolorowego Dopplera, dzięki czemu badacze mogą zbierać dane o przepływie krwi w kolorze, pokazujące kierunek i prędkość krążenia, czyli czynniki, które mogą wpływać na rozwój i powiększanie się tętniaków. Częstotliwość fali zmienia się wraz z jej ruchem w kierunku lub od obserwatora, zjawisko to znane jest jako efekt Dopplera. Kolorowe obrazy dopplerowskie pokazują czerwony przepływ w kierunku przetwornika ultradźwiękowego i niebieski przepływ oddalający się.

Wysiłki te kładą podwaliny pod przyszłe badania, które mogą wykorzystywać te metody w warunkach klinicznych lub do badania potencjalnych terapii, powiedział.

Człowiecze tętniaki aorty zazwyczaj zaczynają się od 3 do 4 centymetrów średnicy i znajdują się w brzuchu poniżej nerek. Aorta rozciąga się od serca przez ciało i w końcu rozgałęzia się na dwie mniejsze tętnice prowadzące do nóg.

Najbardziej narażeni na ryzyko są starsi mężczyźni, którzy mają wysokie ciśnienie krwi i historię palenia. Mężczyznom powyżej 65 roku życia, którzy pasują do tego profilu, zaleca się kontakt z lekarzem w sprawie badań ultrasonograficznych w celu ustalenia, czy mają tętniaka.

„Jeśli nie czujesz pulsującej masy, nie rozwijasz nietypowego bólu pleców lub nie jesteś badany ultrasonograficznie, większość ludzi nawet nie odkrywa, że go ma. Jeśli zostaniesz zdiagnozowany, większość chirurgów nie będzie leczyć tętniaków mniejszych niż 4 centymetry. Niestety, nie ma leku, który mógłby zapobiec powiększaniu się tętniaków” – powiedział Goergen. „Lekarze mogą podawać statyny, aby obniżyć poziom cholesterolu, lub leki na nadciśnienie, aby obniżyć ciśnienie krwi, ale nie ma leków, które mogłyby bezpośrednio zapobiec powiększaniu się tętniaka.”

Naukowcy mogą jednak badać zwierzęta laboratoryjne, które naśladują warunki występujące u ludzi, aby uzyskać wgląd w mechanizmy powstawania tętniaków. Grupa kierowana przez Goergena wykorzystała obrazowanie ultradźwiękowe do ilościowej oceny zmian zachodzących w ciągu 4 tygodni, kiedy tętniaki rozwijały się i powiększały u myszy i szczurów.

„Robimy trójwymiarowe badania ultradźwiękowe, które mogą zrekonstruować całą aortę” – powiedział Goergen.

Ponieważ ta technika jest nieinwazyjna, może być w końcu wykorzystana u ludzi do diagnozowania i śledzenia postępu tętniaków.

Autorem referatu na konferencji jest Phillips, studenci Alexa Yrineo i Hilary Schroeder; doktorant Frederick Damen; studenci Amy Bogucki, Shadman Jubaer, Amelia Adelsperger i Rebecca Foley; stypendystka Ashley Nicole Blaize; Ji-Xin Cheng, profesor w Weldon School of Biomedical Engineering i Department of Chemistry; i Goergen. Katherine Wilson, studentka inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie w Arkansas, również uczestniczyła w badaniach w ramach programu Summer Undergraduate Research Fellowship (SURF).

Pisarz: Emil Venere, 765-494-4709, [email protected]

Źródło: Craig J. Goergen, 765-494-1517, [email protected]

Tętniaki aorty brzusznej (AAA) są patologicznymi poszerzeniami aorty związanymi ze znaczną zachorowalnością i śmiertelnością z powodu pęknięcia. Rozwój AAA jest wieloczynnikowym procesem, który nie został w pełni scharakteryzowany, a żaden lek nie okazał się skuteczny w zapobieganiu progresji tętniaka. Opracowano jednak modele gryzoni, które naśladują stan człowieka, co pozwala na poznanie mechanizmów patogenezy. Celem tego badania jest ilościowa ocena zmian anatomicznych i biomechanicznych zachodzących podczas progresji tętniaka przy użyciu zaawansowanych technik obrazowania in vivo i ex vivo w modelach AAA u gryzoni.

.