Visualization and grading of regional ischemia in pigs in vivo using near-infrared and thermal imaging

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Abstract

Reductions in regional coronary flow result in tissue deoxygenation and decrease in surface temperature, changes detectable by near-infrared spectroscopic (NIRS) and thermal imaging, respectively. In anesthetized open-chest pigs, an inflatable occluder and flow probe were placed around the left anterior descending artery. Gated NIRS and nongated thermal images were acquired at baseline, partial (17% and 50%), and complete occlusion and reflow. At each step, dobutamine was infused (10 μg·min−1·kg−1) for 7–9 min to increase blood pressure and flow. Changes in the oxygen saturation parameter, rate of indocyanine green flow tracer passage, and the surface temperature were correlated with the measured left anterior descending artery flow. Location and sizes of the areas of reduced oxygenation, indocyanine green uptake, and temperature were similar. Decrease in the coronary flow to 50% and 17% of baseline resulted in progressive decrease in the above parameters, whereas increase in flow from 75% to ∼250% achieved by dobutamine and reactive hyperemia did not significantly change them. Dobutamine increased total and epicardial flow in ischemic areas and increased subepicardial oxygenation. NIRS and thermal imaging provide epicardial maps of oxygen saturation and perfusion that reveal ischemic areas. Combination of these techniques may be useful in the coronary artery bypass graft (CABG) surgery setting.

Les réductions du débit coronaire régional provoquent une désoxygénation des tissus et une diminution de la température superficielle, modifications qui sont détectables par imagerie spectroscopique proche infrarouge (NIRS) et thermique, respectivement. On a placé un clamp gonflable et une sonde de mesure de débit autour de l'artère descendante antérieure gauche (DAG) de porcs à thorax ouvert, anesthésiés. On a acquis des images NIRS synchronisées et des images thermiques non synchronisées avant l'occlusion, en occlusion partielle (17% et 50%) et complète, et durant la recirculation. À chaque étape, on a perfusé de la dobutamine (10 μg·min−1·kg−1) pendant 7–9 min pour augmenter la pression artérielle et le débit. On a corrélé les modifications du paramètre de saturation de l'oxygène (PSO), du taux de passage du traceur vert d'indocyanine (VIC) et de la température superficielle avec le débit DAG mesuré. La localisation et la taille des zones présentant une diminution de l'oxygénation, de la capture du VIC et de la température ont été similaires. Une diminution du débit coronaire à 50% et 17% du débit basal a entraîné une diminution progressive des paramètres ci-dessus, alors qu'une augmentation de 75% à ∼250% induite par de la dobutamine et une hyperémie réactive ne les a pas modifiés de manière significative. La dobutamine a augmenté le débit total et épicardique dans les zones ischémiques, et augmenté l'oxygénation sous-épicardique. L'imagerie NIRS et l'imagerie thermique permettent d'établir des cartes épicardiques de saturation de l'oxygène et de perfusion qui identifient les zones ischémiques. L'association de ces techniques pourrait être utile dans le cadre de pontages aortocoronariens.

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