Optoakustyczna charakterystyka poposiłkowego przepływu krwi w jelitach (NEPOMUC)

Przewód pokarmowy zasadniczo spełnia dwie główne funkcje: trawienie i wchłanianie pokarmu oraz fizyczną i immunologiczną barierę przed wpływami środowiska. Te podstawowe funkcje są krytycznie zależne od przepływu krwi trzewnej zarówno na poziomie makronaczyniowym, jak i mikronaczyniowym. W szczególności postępy w biologii naczyniowej ujawniły centralną i skomplikowaną rolę krążenia krwi w nieswoistym zapaleniu jelit (IBD).

Do tej pory zmiany w przepływie krwi były stosowane jako zastępcze markery zmienionej aktywności zapalnej w jelicie, np. przez ultrasonograficzną detekcję Dopplera. Multispektralny Tomograf Optoakustyczny (MSOT) pozwala na nieinwazyjne, ilościowe obrazowanie składu molekularnego docelowych tkanek. W MSOT, podobnie jak w konwencjonalnej ultrasonografii, głowicę umieszcza się na skórze, ale energia dostarczana jest do tkanki za pomocą światła laserowego w widmie bliskiej podczerwieni zamiast fal ultradźwiękowych. Prowadzi to do ciągłej przemiany minimalnych rozszerzeń i skurczów (rozprężanie termoelastyczne) poszczególnych składników tkanki lub cząsteczek. Powstałe fale ultradźwiękowe mogą być następnie wykrywane przez ten sam aparat badawczy. Wcześniejsze badania wykazały, że ilościowe oznaczenie hemoglobiny może dostarczyć informacji na temat przepływu krwi i aktywności zapalnej w jelicie dorosłych pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna. W szczególności rozróżnienie między poziomami aktywności choroby (remisja/niska/umiarkowana/wysoka) jest obiecujące w kontekście oszczędzania środków inwazyjnych w przyszłości przy ocenie postępu choroby.

Oprócz procesów zapalnych przyjmowanie pokarmu powoduje również wahania regionalnego przepływu krwi w przewodzie pokarmowym. Objawia się to przekrwieniem poposiłkowym, które występuje sekwencyjnie w różnych odcinkach przewodu pokarmowego, od ustnego do aboralnego.

Przebieg czasowy przekrwienia poposiłkowego w różnych odcinkach przewodu pokarmowego został naukowo zbadany w wielu badaniach. Podczas gdy wzrost przepływu krwi w żołądku i dwunastnicy można wykryć po 30-60 minutach, wykrycie przekrwienia poposiłkowego zajmuje znacznie więcej czasu w obszarach wykorzystywanych do pomiaru aktywności zapalnej za pomocą MSOT w nieswoistym zapaleniu jelit, takich jak końcowe jelito kręte i esica . Wzrost przepływu krwi w jelicie krętym można zmierzyć najwcześniej po 120 minutach, a pojawienie się treści pokarmowej w jelicie grubym i towarzyszące temu miejscowe zwiększenie przepływu krwi następuje po około 240-300 minutach.

Nie jest jasne, czy to przekrwienie poposiłkowe może prowadzić do zmiany i potencjalnego wzrostu sygnału hemoglobiny optoakustycznej ściany jelita, co skutkuje fałszywie wysokimi sygnałami MSOT w określaniu aktywności zapalnej. To badanie bada wpływy standaryzowanej diety na sygnał MSOT ściany jelita przy użyciu projektu podłużnego. Sygnały optoakustyczne zostaną porównane między osobami na czczo i po posiłku. Ponieważ poposiłkowy wzrost przepływu krwi w jelitach jest głównie wynikiem miejscowej obecności treści pokarmowej w jelicie, jednoczesne określenie pasażu jelitowego treści pokarmowej podczas pomiaru MSOT byłoby pomocne w walidacji, czy poposiłkowe zmiany sygnałów MSOT można przypisać przekrwieniu w odpowiedni odcinek jelita. Oprócz obrazowania hemoglobiny, MSOT umożliwia wykrywanie egzogennych chromoforów (tj. barwniki). W tym badaniu do nieinwazyjnej identyfikacji treści pokarmowej zostanie użyte doustne podanie niewchłanialnego barwnika zieleni indocyjaninowej (ICG). Połączenie egzogennych i endogennych chromoforów umożliwia zatem dokładną kolokację i rejestrację wzorców przepływu krwi w ścianie jelita i tranzytu treści pokarmowej. Informacje te umożliwiają dokładne mapowanie anatomiczne wpływów zakłócających na oznaczanie hemoglobiny za pomocą MSOT.