| Περίληψη |
Ο πρώτος στόχος ήταν η μελέτη της επίδρασης της συντήρησης σε φορμόλη και υγρό άζωτο στο φάσμα φθορισμού επαγόμενου από λέιζερ των περιφερειακών αγγείων. Για την διέγερση των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν τα λέιζερ Ηλίου-Καδμίου (442nm) και ιόντων Αργού (457.9, 476.5, 488, 496.5, και 501.7nm) σε ξεχωριστές σειρές μετρήσεων. Όλα τα δείγματα πάρθηκαν από εγχειρήσεις by-pass και ακρωτηριασμούς που έγιναν στην Αγγειοχειρουργική Κλινική του Πανεπιστημίου Κρήτης και ακτινοβολήθηκαν περίπου μία ώρα μετά την εκτομή τους. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των φασμάτων φθορισμού των ιστών όταν ήταν νωποί και μετά τη συντήρηση τους σε φορμόλη ή υγρό άζωτο για 24 και 48 ώρες. Η σύγκριση των σημάτων φθορισμού έγινε με την εφαρμογή δώδεκα (12) απλών αλγεβρικών αλγορίθμων, οι οποίοι ήταν βασισμένοι στις διαφορές της έντασης των καταγραφόμενων φασμάτων. Όλες οι in vitro μελέτες φασματοσκοπίας φθορισμού επαγόμενου από λέιζερ πάνω σε ανθρώπινους ιστούς πραγματοποιήθηκαν κατόπιν συντήρησης των δειγμάτων για κάποιο χρονικό διάστημα σε φορμόλη ή υγρό άζωτο. Μέχρι τώρα δεν υπήρξε καμία εκτεταμένη μελέτη για το ρόλο της συντήρησης σε φορμόλη ή υγρό άζωτο στα σήματα φθορισμού. Η έλλειψη στη διεθνή βιβλιογραφία μίας τέτοιας έρευνας έκανε επιτακτική την ανάγκη υλοποίησης της. Οι στόχοι της παρούσας εργασίας ήταν: η διερεύνηση των αλλοιώσεων στα φάσματα που οφείλονται αποκλειστικά στην συντήρηση, η μελέτη του χρόνου που απαιτείται για τη δημιουργία αυτών των αλλοιώσεων και η ανάδειξη του τρόπου συντήρησης που επιφέρει τις λιγότερες δυνατές αλλαγές στην κατανομή των συλλεγόμενων σημάτων φθορισμού. Οι αλγόριθμοι εμφάνισαν καλύτερα αποτελέσματα σε ότι αφορά τη διάκριση των ιστών, για συντήρηση σε φορμόλη σε σχέση με το υγρό άζωτο. Μερικοί από τους αλγόριθμους κατάφεραν να ανιχνεύσουν αλλαγές στα σήματα φθορισμού των δειγμάτων όταν ήταν νωπά και μετά τη συντήρηση τους για ένα εικοσιτετράωρο σε φορμόλη ή υγρό άζωτο. Όμως για το χρονικό διάστημα μεταξύ 24 και 48 ωρών όλοι οι αλγόριθμοι παρουσίασαν πολύ χαμηλά ποσοστά επιτυχίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ισχυρές ενδείξεις ότι η συντήρηση σε υγρό άζωτο δεν αλλάζει σημαντικά τα φασματικά χαρακτηριστικά των ιστών. Αντίθετα, η συντήρηση σε φορμόλη φαίνεται να επηρεάζει και να αλλοιώνει την κατανομή των φασμάτων φθορισμού των περιφερειακών αγγείων, μέσα στις πρώτες 24 ώρες. Η διερεύνηση των πιθανοτήτων για την επίτευξη της διάκρισης μεταξύ παθολογικών και φυσιολογικών περιφερειακών αγγείων (in vitro), με τη χρήση φασματοσκοπίας φθορισμού επαγόμενου από λέιζερ αποτέλεσε το δεύτερο στόχο αυτής της εργασίας. Για την ακτινοβόληση των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν πάλι τα λέιζερ Ηλίου-Καδμίου (442nm) και ιόντων Αργού (457.9, 476.5. 488 και 496.5nm). Οι ιστοί διεγέρθηκαν με τη χρήση ενός ή δύο διαφορετικών μηκών κύματος ταυτόχρονα. Τα δείγματα (λαγόνιες, μηριαίες, ιγνυακές, κνημιαίες περονιαίες αρτηρίες, κοιλιακές αορτές) προέρχονταν και σε αυτή την περίπτωση από εγχειρήσεις by-pass και ακρωτηριασμούς που έγιναν στην προαναφερθείσα Κλινική. Ο διαχωρισμός και η ταξινόμηση των διαφορετικών τύπων ιστών (φυσιολογική αρτηρία, ινώδη πλάκα, ασβεστοποιημένη πλάκα) πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή 12 απλών αλγεβρικών αλγορίθμων που σχετίζονταν με τα συλλεγόμενα φάσματα, καθώς και με τη μελέτη του μέγιστου πλάτους στο μισό του ύψους. Επίσης, ένας αριθμός από τα φάσματα φθορισμού που εξήχθησαν επεξεργάστηκαν με τη χρήση τεχνητού νευρωνικού δικτύου, έχοντας ως στόχο την πιο λεπτομερειακή ανάλυση των καταγραφόμενων σημάτων. Επιπλέον, ερευνήθηκε ο τρόπος διέγερσης (ένα ή δύο διαφορετικά μήκη κύματος) των περιφερειακών αγγείων που αποδίδει καλύτερα αποτελέσματα σε ότι αφορά τη διάκριση τους. Τέλος, μελετήθηκε ένας περιορισμένος αριθμός in vivo μετρήσεων φθορισμού που πάρθηκαν από εγχειρήσεις by-pass, με γραμμή εκπομπής στα 442nm (Ήλιο-Κάδμιο). Οι in vivo μετρήσεις έγιναν στο The Royal London Hospital στο Whitechapel του Λονδίνου. Ο κυριότερος στόχος της συγκεκριμένης μελέτης, ήταν η διερεύνηση των πιθανοτήτων για την κλινική χρήση αυτής της σχετικά καινούργιας ελάχιστα επεμβατικής τεχνικής (φασματοσκοπία φθορισμού επαγόμενου από λέιζερ), ως διαγνωστικού μέσου για την έγκαιρη ανίχνευση νοσηρών περιφερειακών αγγείων. Η συλλογή των δεδομένων και η ανάλυση τους πραγματοποιήθηκε σε σχετικά μικρό χρονικό διάστημα (μερικά δευτερόλεπτα), έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η χρήση αυτής της τεχνικής και σε in vivo μετρήσεις. Το βασικό πλάνο είναι η χρησιμοποίηση αυτής της μεθόδου, σε συνεργασία με τις υπάρχουσες διαγνωστικές τεχνικές, για την εξαγωγή όσο το δυνατόν πιο βελτιωμένων αποτελεσμάτων που αφορούν στην έγκαιρη και αξιόπιστη ανίχνευση παθήσεων των περιφερειακών αγγείων. Στις in vitro μετρήσεις, με τους αλγόριθμους έγινε δυνατή η διαχώριση τόσο του φυσιολογικού από τον ινώδη ιστό, όσο και του φυσιολογικού από τον ασβεστοποιημένο αρτηριακό ιστό. Η χρήση δύο διαφορετικών μηκών κύματος ταυτόχρονα για διέγερση φαίνεται να αποδίδει καλύτερα αποτελέσματα στην εφαρμογή των αλγόριθμων για τη διάκριση των διαφορετικών τύπων ιστών. Αυτό ήταν πιο εμφανές στην περίπτωση σύγκρισης φυσιολογικού και ινώδους ιστού. Κατά την ακτινοβόληση των δειγμάτων με τις γραμμές στα 442nm+488nm και στα 442nm+496.5nm εξήχθησαν τα καλύτερα αποτελέσματα ως προς την ταξινόμηση των διαφορετικών τύπων ιστών. Επίσης, μερικά από τα συλλεγόμενα φάσματα φθορισμού αναλύθηκαν με τη χρήση νευρωνικών δικτύων. Η επεξεργασία με νευρωνικά δίκτυα επέτρεψε, εκτός από τη διάκριση φυσιολογικού από ινώδη ή ασβεστοποιημένο ιστό και τη διάκριση της ινώδους από την ασβεστοποιημένη πλάκα. Στις in vivo μετρήσεις για τη διέγερση των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε μόνο η γραμμή στα 442nm (λέιζερ Ηλίου-Καδμίου). Τα αρχικά αποτελέσματα ήταν αρκετά ενθαρρυντικά σε ότι αφορά τη διάκριση φυσιολογικών από παθολογικά περιφερειακά αγγεία. Ωστόσο, περαιτέρω πειράματα (in vivo) είναι αναγκαία για να υποστηρίξουν και να επιβεβαιώσουν αυτές τις πρωταρχικές παρατηρήσεις. Η μελέτη φασμάτων φθορισμού από καρδιές ανθρώπων και αμνών (in vitro) συνιστά τον τρίτο στόχο αυτής της μελέτης. Ως πηγή διέγερσης χρησιμοποιήθηκε το λέιζερ ιόντων Αργού, με γραμμή εκπομπής στα 457.9nm. Τα δείγματα των αμνών συλλέχτηκαν αμέσως μετά την σφαγή των ζώων και εκτέθηκαν σε ακτινοβόληση μέσα στις δύο πρώτες ώρες από την εκτομή τους. Οι ανθρώπινες καρδιές προήλθαν από το νεκροτομείο και εξετάστηκαν μία ώρα μετά την εκτομή τους. Σήματα φθορισμού καταγράφηκαν από διάφορα καρδιακά τμήματα (αριστερό και δεξιό κόλπο και κοιλία, αορτή, μυοκάρδιο, επικάρδιο). Ερευνήθηκε η σταθερότητα των μετρήσεων μέσα σε κάθε ανατομική περιοχή της καρδιάς και έγινε προσπάθεια να διαχωριστούν με χρήση φασματοσκοπίας φθορισμού τα διάφορα καρδιακά τμήματα (με τη σύγκριση του ύψους της φασματικής έντασης, με την εφαρμογή αλγορίθμων). Επίσης, μελετήθηκαν οι διαφορές στην κατανομή των σημάτων φθορισμού που οφείλονταν στην επίδραση της συντήρησης των δειγμάτων σε φορμόλη (για 48 ώρες). Τέλος, αναλύθηκε ένας αριθμός από in vivo μετρήσεις που συλλέχτηκαν κατά την διάρκεια εγχειρήσεων ανοιχτής καρδιάς σε νοσοκομείο του Λονδίνου (Saint Bartholomew Hospital). Στα συγκεκριμένα πειράματα, για καθαρά πρακτικούς λόγους, ως πηγή διέγερσης χρησιμοποιήθηκε το λέιζερ Ηλίου-Καδμίου (442nm). Στην παρούσα εργασία εξετάστηκαν ολόκληρες και, κατά τεκμήριο, φυσιολογικές καρδιές. Με αυτό τον τρόπο μελετήθηκε ολοκληρωμένα το φάσμα εκπομπής του μυοκαρδιακού ιστού και έγινε προσπάθεια ανίχνευσης παθολογικών καταστάσεων του μυοκαρδίου. Ο απώτερος στόχος είναι η χρησιμοποίηση αυτής της διαγνωστικής μεθόδου, σε συνεργασία με τη συνήθη βιοψία, για την εξαγωγή βελτιωμένων αποτελεσμάτων. Τόσο στις καρδιές των ανθρώπων όσο και των αμνών παρατηρήθηκε αξιοσημείωτη σταθερότητα των μετρήσεων μέσα σε κάθε κοιλότητα (κόλπος, κοιλία). Όλα τα δείγματα που εξετάστηκαν χαρακτηρίστηκαν ως υγιή. Επομένως αναμένεται μία διαφοροποίηση στα σήματα φθορισμού που θα ληφθούν από νοσηρές περιοχές. Επιπλέον, σε όλες τις καρδιές (ανθρώπων και αμνών) που μελετήθηκαν, κυρίως η αορτή αλλά και οι κόλποι (ιδίως ο αριστερός), εμφάνισαν υψηλότερης έντασης σήματα φθορισμού συγκριτικά με άλλες ανατομικές περιοχές (π.χ. κοιλίες). Ακόμη, ανιχνεύτηκαν σημαντικές αλλαγές στην κατανομή των φασμάτων φθορισμού που εξήχθησαν (in vitro) από το μυοκάρδιο ανθρώπινων καρδιών, σε σχέση με τις υπόλοιπες περιοχές της καρδιάς. Μετά τη συντήρηση των δειγμάτων σε φορμόλη για 48 ώρες, ανιχνεύτηκαν αλλαγές στη φασματική τους κατανομή παρόμοιες με αυτές που διαπιστώθηκαν και στην περίπτωση συντήρησης σε φορμόλη περιφερειακών αγγείων. Τα σήματα φθορισμού που συλλέχτηκαν κατά τη διάρκεια των in vivo μετρήσεων σε ανθρώπινες καρδιές παρουσίασαν αρκετές ομοιότητες, τόσο στην μεταβολή της έντασης του σήματος στις διαφορετικές ανατομικές περιοχές όσο και στη μορφολογία, με τα φάσματα που καταγράφηκαν in vitro. Η μεθοδολογία και τα αποτελέσματα των ανωτέρω μελετών προσδοκάται να έχουν στο μέλλον κλινικές εφαρμογές στην διάγνωση των καρδιαγγειακών παθήσεων.
|
Τεχνικές φασματοσκοπίας με Laser στις καρδιαγγειακές παθήσεις
