Development of Photo-Thermal OCT for Concurrent Structural and Molecular Characterization of Atherosclerosis

ظل متلازمات القلب الحادة أحد الأسباب الرئيسية للوفاة في العالم المتقدم. السبب الكامن وراء متلازمات القلب الحادة هو تصلب الشرايين، وهي حالة تطورت نتيجة للتراكم المستمر للمواد الدهنية في الطبقات الداخلية من الشرايين مما يؤدي إلى تشكيل لويحات تصلب الشرايين. تجلط الدم التاجي المميت ينتج في كثير من الأحيان عن تمزق لويحات ذات قلب دهني كبير، مفصول عن التجويف بواسطة غطاء ليفي رقيق. يمثل تآكل الترسبات معظم ما تبقى من أحداث الجلطات التاجية. على الرغم من أن العلامات المميزة لعدم استقرار الترسبات قد تم تأسيسها من خلال دراسات التشريح المرضي، فإن هذه المعلومات النادرة نادراً ما تساعد أخصائي القلب التداخلي في الممارسة العملية لأن الصور الهيكلية لطرائق التصوير السريري القائمة على القسطرة تفشل في تحديد هذه العلامات المميزة النسيجيّة في الجسم الحي. للتغلب على هذا القصور، بالإضافة إلى الصور الهيكلية عالية الدقة، هناك حاجة إلى نظرة ثاقبة في التركيب والتكوين الجزيئي لمكونات الترسبات لمزيد من التقسيم الطبقي للوحة التي ستؤدي إلى حدوث تجلط الدم في المستقبل. نحن نهدف إلى تطوير وتحسين طريقة التصوير قبل السريرية القائمة على التصوير المقطعي التوافقي البصري، والتي تتزامن بشكل متزامن مع معلومات التركيب الكيميائي للعلامات الرئيسية لعدم الاستقرار في تصلب الشرايين. تتمثل أهداف هذا المشروع في تحسين نظام الحالي (الهدف 1) ومعايرة النظام الأمثل لتوصيف مكونات الترسبات تصلب الشرايين (الهدف 2). من خلال الاستفادة من أطياف امتصاص الضوء المميزة لمكونات لوحة تصلب الشرايين الرئيسية في إعداد الأمثل، فإننا نهدف إلى الكشف ليس فقط عن وجود بل وأيضًا التركيب الكيميائي للمواد الترسبات، وبناءً على ذلك ، تقدير وتقييم السمات المميزة لعدم ثبات لويحات تصلب الشرايين . من المتوقع أن تبرر نتائج هذا المشروع ترجمة المعرفة من مقاعد البدلاء إلى السرير لمساعدة أخصائي القلب التداخلي في تحديد لويحات عالية الخطورة تؤدي إلى تجلط الدم في المستقبل.

Acute Cardiac Syndromes (ACS) remains one of the leading causes of death in the developed world. The underlying cause of ACS is atherosclerosis, a condition developed as a result of continuous accumulation of lipid material in the intimal layers of the arteries leading to formation of atherosclerotic plaques. Fatal coronary thrombosis frequently results from the rupture of plaques that have a large lipid core, separated from the lumen by a thin fibrous cap. Plaque erosion accounts for most of the remainder of coronary thrombotic events. Although hallmarks of plaque instability have been established through histopathological studies, this wealth of information rarely aids the interventional cardiologist in practice because the structural images of existing catheter-based clinical imaging modalities fail to reliably identify these histological hallmarks in vivo. To overcome this shortcoming, in addition to high-resolution structural images, refined insight into composition and molecular make up of plaque components is needed to further stratify which plaque will trigger a future thrombotic event. We aim to develop and optimize a pre-clinical imaging modality based on Optical Coherence Tomography (OCT), termed Photothermal OCT (PT-OCT), which concurrently visualizes both structural and chemical composition information of key atherosclerotic plaque instability hallmarks at high resolution. The objectives of this project are to optimize an existing PT-OCT system (Obj.1) and to calibrate the optimized system for characterization of atherosclerotic plaque components (Obj.2). By leveraging the characteristic light absorption spectra of key atherosclerotic plaque components in an optimized PT-OCT setup, we aim to reveal not only the presence but also the chemical composition of plaque material and, accordingly, quantify and assess the hallmarks of instability of atherosclerotic plaques. The outcomes and findings of this project are expected to justify the translation of knowledge from bench to bedside to aid interventional cardiologist in identifying high-risk plaques that trigger future thrombotic.