iMPI: humano portátil

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10472 (2023) Citar este artigo

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Intervenções endovasculares minimamente invasivas tornaram-se uma ferramenta importante para o tratamento de doenças cardiovasculares, como doença cardíaca isquêmica, doença arterial periférica e acidente vascular cerebral. A fluoroscopia de raios X e a angiografia por subtração digital são utilizadas para orientar com precisão esses procedimentos, mas estão associadas à exposição à radiação para pacientes e corpo clínico. A Imagem de Partículas Magnéticas (MPI) é uma tecnologia emergente de imagem que utiliza campos magnéticos variáveis ​​no tempo combinados com rastreadores de nanopartículas magnéticas para imagens rápidas e altamente sensíveis. Nos últimos anos, experimentos básicos mostraram que o MPI tem grande potencial para aplicações cardiovasculares. No entanto, os scanners MPI disponíveis comercialmente eram muito grandes e caros e tinham um pequeno campo de visão (FOV) projetado para roedores, o que limitava futuras pesquisas translacionais. O primeiro scanner MPI de tamanho humano projetado especificamente para imagens cerebrais mostrou resultados promissores, mas tinha limitações na força do gradiente, no tempo de aquisição e na portabilidade. Aqui, apresentamos um sistema portátil de MPI intervencionista (iMPI) dedicado a intervenções endovasculares em tempo real, livres de radiação ionizante. Ele utiliza uma nova abordagem de gerador de campo com um FOV muito grande e um design aberto orientado à aplicação, permitindo abordagens híbridas com angiografia convencional baseada em raios X. A viabilidade de uma angioplastia transluminal percutânea (PTA) guiada por iMPI em tempo real é mostrada em um modelo realista e dinâmico de perna de tamanho humano.

As doenças cardiovasculares (DCV) são a principal causa de mortalidade global e um dos principais contribuintes para a incapacidade1. As intervenções endovasculares minimamente invasivas tornaram-se uma parte importante do tratamento de pacientes com DCV, como doença cardíaca isquêmica, doença arterial periférica ou acidente vascular cerebral2,3,4. Procedimentos intervencionistas utilizando cateteres e fios-guia são, por exemplo, realizados para reabrir vasos obstruídos ou dissolver coágulos sanguíneos. Intervenções minimamente invasivas guiadas por imagem normalmente não requerem anestesia geral ou grandes incisões, o que as torna muito mais seguras para os pacientes do que a cirurgia.

A rápida evolução das intervenções endovasculares é impulsionada por métodos de imagem sofisticados com alta resolução temporal e espacial, bem como pelo desenvolvimento de instrumentos intervencionistas dedicados. A fluoroscopia de raios X e a angiografia por subtração digital (DSA) são atualmente as modalidades de imagem padrão para esses procedimentos. No entanto, os métodos baseados em raios X estão associados à exposição à radiação para pacientes e equipe clínica. Além disso, são utilizados meios de contraste contendo iodo, que podem potencialmente causar danos agudos aos rins5.

A imagem por partículas magnéticas (MPI) é uma técnica de imagem experimental emergente que não envolve radiação ionizante ou meios de contraste nefrotóxicos6. Em contraste com as modalidades de imagem clínica estabelecidas, como tomografia computadorizada (TC), ressonância magnética (MRI) e raio-X, o MPI é uma modalidade de imagem baseada em traçador. MPI utiliza campos magnéticos para detectar a distribuição espacial de agentes traçadores compostos de nanopartículas magnéticas (MNPs). O conceito de MPI é baseado na resposta de magnetização não linear dessas MNPs a campos magnéticos variantes no tempo. Traçadores intravasculares baseados em MNP podem visualizar a vasculatura livre de fundo como no DSA e têm sido usados ​​como agentes de contraste para ressonância magnética em humanos7,8. O MPI apresenta imagens rápidas e sensíveis com alta relação sinal-ruído (SNR)9 e não possui atenuação de profundidade em tecidos humanos10. Devido a razões técnicas, os scanners MPI eram essencialmente sistemas grandes e estacionários para pequenos animais, com pequenos campos de visão (FOVs) de apenas alguns centímetros em cada dimensão . As aplicações no campo das DCV têm sido limitadas a estudos fantasmas pré-clínicos iniciais até o momento13,14,15,16,17,18,19,20.