RU2622983C1 - Method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage of myocardium - Google Patents

Method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage of myocardium Download PDF

Info

Publication number
RU2622983C1
RU2622983C1 RU2016130494A RU2016130494A RU2622983C1 RU 2622983 C1 RU2622983 C1 RU 2622983C1 RU 2016130494 A RU2016130494 A RU 2016130494A RU 2016130494 A RU2016130494 A RU 2016130494A RU 2622983 C1 RU2622983 C1 RU 2622983C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ischemic
myocardium
damage
fluorescence
image
Prior art date
Application number
RU2016130494A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Гарри Вазгенович Папаян
Николай Николаевич Петрищев
Михаил Михайлович Галагудза
Дмитрий Леонидович Сонин
Саркис Минасович Минасян
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное учреждение "Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова" Министерства здравоохранения Российской Федерации, федеральное государственное бюджетное учреждение "Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2016130494A priority Critical patent/RU2622983C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2622983C1 publication Critical patent/RU2622983C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units

Landscapes

  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: intraoperatively, indocyanine green (ICG) is intravenously injected and 10-30 minutes after administration, a fluorescent image is recorded with excitation radiation of 780-810 nm and registration radiation of 820-900 nm.
EFFECT: method makes it possible to detect areas of irreversible damage to the myocardium within the ischemic zone, to quantify the ischemic damage to the myocardium, does not require an examination of the obscuration of the operating room.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиохирургии, и может быть использовано для мониторинга состояния миокарда при оперативных вмешательствах на открытом сердце.The invention relates to medicine, namely to cardiac surgery, and can be used to monitor the condition of the myocardium during surgical interventions on an open heart.

Интраоперационный мониторинг проявлений обратимого и необратимого ишемического-реперфузионного повреждения (ИРП) миокарда при операциях на сердце важен, как в условиях экстракорпорального кровообращения и кардиоплегии, так и на работающем сердце (off pump), для оптимизации тактики оперативного вмешательства и кардиоанестезиологической поддержки.Intraoperative monitoring of the manifestations of reversible and irreversible ischemic-reperfusion injury (RPI) of the myocardium during heart surgery is important, both in extracorporeal circulation and cardioplegia, and on the working heart (off pump), to optimize the tactics of surgical intervention and cardiac anesthesiology support.

Известен способ интраоперационной визуализаци ишемии миокарда, основанный на регистрации автофлуоресценции миокарда (Mayevsky A, Rogatsky G.G. Mitochondrial function in vivo evaluated by NADH fluorescence: from animal models to human studies. Am. J. Physiol. Cell 292: C. 615-640, 2007). Он базируется на изменении внутриклеточного редокс-состояния дыхательного кофермента пиридин нуклеотида (НАД), который в клетке может существовать в окисленной (НАД+) и восстановленной (НАДН) формах. При ишемии из-за нарушения окисления через цепь митохондриального транспорта электронов имеющийся в норме баланс между ними нарушается в пользу восстановленной формы. Благодаря тому, что восстановленная форма при возбуждении ультрафиолетовыми лучами (320-380 нм) обладает интенсивной флуоресценцией в сине-зеленой области спектра (420-480 нм), появляется возможность обнаруживать ткань, находящуюся в условиях ишемии. Реализация способа заключается в освещении поверхности сердца возбуждающим излучением от осветителя, который генерирует излучение в ближней ультрафиолетовой области 320-380 нм, построении изображения объекта в свете автофлуоресценции в области 420-480 нм, его телевизионной регистрации и оценке автофлуоресцентной картины, доступной обзору поверхности сердца. Способ является наиболее близким к заявляемому изобретению.A known method of intraoperative visualization of myocardial ischemia, based on the registration of myocardial autofluorescence (Mayevsky A, Rogatsky GG Mitochondrial function in vivo evaluated by NADH fluorescence: from animal models to human studies. Am. J. Physiol. Cell 292: C. 615-640, 2007 ) It is based on a change in the intracellular redox state of the respiratory coenzyme pyridine nucleotide (NAD), which in the cell can exist in oxidized (NAD +) and reduced (NADH) forms. In ischemia due to a violation of oxidation through the chain of mitochondrial electron transport, the normal balance between them is disturbed in favor of the restored form. Due to the fact that the reduced form, when excited by ultraviolet rays (320-380 nm), has intense fluorescence in the blue-green region of the spectrum (420-480 nm), it becomes possible to detect tissue under ischemic conditions. The implementation of the method consists in illuminating the surface of the heart with exciting radiation from a illuminator that generates radiation in the near ultraviolet region of 320-380 nm, constructing an image of the object in the light of autofluorescence in the region of 420-480 nm, recording it on television and evaluating the autofluorescence pattern available for viewing the surface of the heart. The method is closest to the claimed invention.

Известный способ имеет ряд недостатков. Во-первых, автофлуоресцентная визуализация направлена на выявление ранних, обратимых проявлений ишемического повреждения, и не позволяет выявлять в пределах зоны ишемии участки необратимого повреждения миокарда. Это объясняется тем, что большая часть миокарда, находящегося в состоянии необратимого ИРП, погибает посредством некроза, при этом восстановленная форма НАДН разрушается под действием активирующихся ферментов (гликогидролаз) (Vivaldi МТ, Kloner RA, Schoen FJ. Triphenyltetrazolium staining of irreversible ischemic injury following coronary artery occlusion in rats. Am J Pathol. 1985 Dec; 121(3): 522-30). Во-вторых, такая визуализация требует затемнения операционной комнаты, чтобы избежать влияния внешней засветки на сигнал автофлуоресценции.The known method has several disadvantages. Firstly, autofluorescence imaging is aimed at identifying early, reversible manifestations of ischemic damage, and does not allow to identify areas of irreversible damage to the myocardium within the ischemic zone. This is because most of the myocardium, which is in a state of irreversible IRP, dies through necrosis, while the restored NADH is destroyed by the action of activated enzymes (glycohydrolases) (Vivaldi MT, Kloner RA, Schoen FJ. Triphenyltetrazolium staining of irreversible ischemic injury following coronary artery occlusion in rats. Am J Pathol. 1985 Dec; 121 (3): 522-30). Secondly, such a visualization requires dimming the operating room in order to avoid the influence of external illumination on the autofluorescence signal.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в выявлении в пределах зоны ишемии участков необратимого повреждения миокарда, возможности проведения исследований в условиях незатемненной операционной комнаты, а также количественной оценке ишемического повреждения миокарда.The technical result achieved by the invention is to identify areas of irreversible damage to the myocardium within the ischemic zone, the possibility of research in an unclouded operating room, as well as a quantitative assessment of ischemic myocardial damage.

Указанный технический результат достигается в способе интраоперационной визуализации ишемически-реперфузионного повреждения миокарда, включающем освещение поверхности сердца возбуждающим излучением, регистрацию изображения в свете флуоресценции и анализ изображения, в котором пациенту внутривенно вводят индоцианин зеленый (ИЦЗ) и через 10-30 минут после введения регистрируют флуоресцентное изображение при излучении возбуждения 780-810 нм и излучении регистрации 820-900 нм.The indicated technical result is achieved in a method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage to the myocardium, including illumination of the heart surface with exciting radiation, image registration in the light of fluorescence and image analysis, in which Indocyanine green (IHC) is injected intravenously and 10 to 30 minutes after administration, fluorescent is recorded image with excitation radiation of 780-810 nm and registration radiation of 820-900 nm.

Оказалось целесообразным введение ИЦЗ, предварительно связанного с белками.It turned out to be appropriate the introduction of ICG, previously associated with proteins.

Наилучший результат достигается при использовании в качестве белка альбумина.The best result is achieved when using albumin as a protein.

Для количественной оценки ишемического повреждения миокарда производят измерение сигналов флуоресценции в участках изображения миокарда с ишемическим повреждением и без него и вычисляют индекс ишемически-реперфузионного повреждения по формулеTo quantify ischemic damage to the myocardium, fluorescence signals are measured in areas of the image of the myocardium with and without ischemic damage and the index of ischemic reperfusion injury is calculated by the formula

ИИРП=Fи/Fн,IIIRP = F and / F n ,

где Fи - сигнал с участка миокарда с ишемическим повреждением, Fн - сигнал с участка миокарда без ишемического повреждения.where F and is the signal from the myocardial site with ischemic damage, F n is the signal from the myocardial site without ischemic damage.

Заявленный способ основан на экспериментально обнаруженном авторами явлении накопления ИЦЗ в зоне необратимого ИРП миокарда. Механизм визуализации ИРП с помощью ИЦЗ заключается в возникновении контраста свечения ИЦЗ между зоной ИРП и окружающей непораженной зоной, который возникает следующим образом. После внутривенного введения ИЦЗ сразу начинает связывается с плазматическими белками, включая альбумин, и в связанном виде захватывается печенью. Через час ИЦЗ полностью выводится печенью и почками из кровотока в две фазы. В первую, быструю фазу (20 минут), органы выведения способны быстро, за 5-10 минут, понизить концентрацию ИЦЗ в крови, а через 20 минут в плазме остается до 4% от исходной концентрации. Визуализация зон ИРП миокарда связана, по-видимому, с нарушением проницаемости сосудов в патологической зоне, где он надолго задерживается из-за малой скорости вывода из организма интерстициальной (межклеточной) жидкости. Если пациенту с ИРП (острый коронарный синдром, инфаркт миокарда), которому восстановили кровоток по инфаркт-зависимой коронарной артерии (тромболизис или операции реваскуляризации), ввести ИЦЗ, то через 20 минут после первой фазы выведения ИЦЗ из кровотока область ИРП начинает светиться, а флуоресценция в непораженной зоне, наоборот, падает, создавая в области ИРП положительный контраст. Поэтому не ранее чем через 10 минут можно увидеть этот контраст флуоресцентного свечения ИЦЗ, который хорошо виден на 20-й минуте и достигает максимума к 30-й минуте.The claimed method is based on experimentally discovered by the authors of the phenomenon of accumulation of ICG in the zone of irreversible myocardial IRP. The mechanism for visualizing an IRP using an ICZ consists in the appearance of a contrast in the glow of an ICZ between the IRP zone and the surrounding unaffected zone, which occurs as follows. After intravenous administration, the ICC immediately begins to bind to plasma proteins, including albumin, and is bound by the liver in bound form. An hour later, ICG is completely excreted by the liver and kidneys from the bloodstream in two phases. In the first, fast phase (20 minutes), the excretory organs are able to quickly, in 5-10 minutes, lower the concentration of ICG in the blood, and after 20 minutes in the plasma remains up to 4% of the initial concentration. The visualization of myocardial IRP zones is apparently associated with a violation of vascular permeability in the pathological zone, where it is delayed for a long time due to the low rate of removal of interstitial (intercellular) fluid from the body. If a patient with RTI (acute coronary syndrome, myocardial infarction), who restored blood flow through a heart attack-dependent coronary artery (thrombolysis or revascularization surgery), is injected with ICZ, then 20 minutes after the first phase of excretion of ICZ from the bloodstream, the IRP region begins to glow, and fluorescence in the unaffected zone, on the contrary, it falls, creating a positive contrast in the IRP region. Therefore, no earlier than 10 minutes later, one can see this contrast of the fluorescent luminescence of the ICC, which is clearly visible at the 20th minute and reaches its maximum by the 30th minute.

Индоцианин зеленый (кардиогрин) применяется в медицине для решения различных задач. Он используется как абсорбционный краситель, позволяющий проводить прижизненные исследования, и как флуоресцирующее вещество, излучающее в инфракрасной (ИК) области спектра. ИК-флуоресценция ИЦЗ широко применяется в офтальмологии для визуализации состояния сосудов глазного дна (Пасечникова Н.В., Гут Ю., Гут И. Основные принципы и клиническое использование индоцианин зеленой ангиографии в диагностике патологии глазного дна. Офтальмологический журнал №2. 2008. С. 63-67). Визуализация в свете ИЦЗ флуоресценции применяется также в общей хирургии для обнаружения опухолей, определения сторожевых лимфоузлов, лимфографии, визуализации желчных протоков (Alander J.Т. et al. A Review of Indocyanine Green Fluorescent Imaging in Surgery. International Journal of Biomedical Imaging Volume 2012, Article ID 940585, 26 pages doi:10.1155/2012/940585). В кардиохирургии ИЦЗ применятся во время операции с целью ангиографии для проверки наличия препятствия кровотоку (Yamamoto М. et al. Assessing intraoperative blood flow in cardiovascular surgery. Surg Today. 2011 Nov; 41 (11): 1467-74).Indocyanin green (cardiogrin) is used in medicine to solve various problems. It is used as an absorption dye that allows for intravital studies, and as a fluorescent substance emitting in the infrared (IR) region of the spectrum. ICF IR fluorescence is widely used in ophthalmology to visualize the state of the ocular fundus vessels (Pasechnikova N.V., Gut Yu., Gut I. Basic principles and clinical use of green angiography indocyanine in the diagnosis of ocular fundus pathology. Ophthalmological Journal No. 2. 2008. С . 63-67). Visualization in the light of ICG fluorescence is also used in general surgery for detecting tumors, determining sentinel lymph nodes, lymphography, and imaging of the bile ducts (Alander J.T. et al. A Review of Indocyanine Green Fluorescent Imaging in Surgery. International Journal of Biomedical Imaging Volume 2012, Article ID 940585, 26 pages doi: 10.1155 / 2012/940585). In cardiac surgery, ICGs are used during an operation for the purpose of angiography to check for obstruction of blood flow (Yamamoto, M. et al. Assessing intraoperative blood flow in cardiovascular surgery. Surg Today. 2011 Nov; 41 (11): 1467-74).

Однако сведений об использовании ИЦЗ для выявления необратимого ИРП в доступных источниках информации авторами не обнаружено.However, the authors did not find information about the use of the ICH to detect irreversible IRP in accessible sources of information.

Визуализация зоны ишемического повреждения в свете ближней ИК-флуоресценции с использованием флуоресцентного красителя, препарата ИЦЗ, обеспечивает возможность проведения исследований в условиях незатемненной операционной комнаты.Visualization of the zone of ischemic damage in the light of near infrared fluorescence using a fluorescent dye, the preparation of ICZ, provides the opportunity to conduct research in an unclouded operating room.

Предварительное связывание ИЦЗ с белками повышает избирательность накопления флуорофора в зоне необратимого повреждения миокарда.Preliminary binding of ICG to proteins increases the selectivity of fluorophore accumulation in the zone of irreversible myocardial damage.

Связывание ИЦЗ с белком альбумином позволяет получать наиболее контрастную картину флуоресценции зоны ИРП.The binding of ICG to albumin protein allows you to get the most contrasting picture of the fluorescence of the IRP zone.

Определение индекса ишемического-реперфузионного повреждения (ИИРП) по формуле ННРП=Fи/Fн повышает удобство и достоверность оценки ИРП миокарда.The determination of the index of ischemic-reperfusion injury (IIRP) according to the formula NNRP = F and / F n increases the convenience and reliability of assessing myocardial IRP.

Изобретение поясняется чертежами, где представлены:The invention is illustrated by drawings, which represent:

на фиг. 1 - блок-схема устройства для флуоресцентной визуализации в ближней ИК-области спектра, на котором проводились исследования;in FIG. 1 is a block diagram of a device for fluorescence imaging in the near infrared region of the spectrum on which the studies were conducted;

на фиг. 2 - фотографии сердца крысы в обычном свете - левая колонка, и в свете ИК-флуоресценции - правая колонка; А, Б - фотографии работающего сердца в момент начала внутривенного введения раствора ИЦЗ; В, Г - фотографии работающего сердца через 20 минут после восстановления кровотока; Д, Е - фотографии поверхности извлеченного сердца крысы через 30 минут после окончания ишемии; Ж, З - фотографии зоны ИРП на срезе сердца: Ж - после гистохимической окраски среза с 2,3,5-трифенилтетразолием хлоридом (ТТС), З - вид того же среза в свете ИК-флуоресценции.in FIG. 2 - photographs of the rat’s heart in ordinary light - the left column, and in the light of IR fluorescence - the right column; A, B - photographs of the working heart at the time of the beginning of the intravenous administration of the ICZ solution B, D - photographs of a working heart 20 minutes after restoration of blood flow; D, E - photographs of the surface of the extracted rat heart 30 minutes after the end of ischemia; G, H - photographs of the IRP zone in the heart section: G - after histochemical staining of the section with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC), 3 - view of the same section in the light of IR fluorescence.

Способ осуществляют, например, следующим образом.The method is carried out, for example, as follows.

Во время выполнения операции на сердце в условиях экстракорпорального кровообращения за 10-30 минут перед проведением исследования внутривенно вводят раствор ИЦЗ (0,2-2 мг/мл) в объеме 2-5 мл (0,2-0,5 мг/кг). Возможно также применение смеси ИЦЗ с альбумином. При использовании в качестве растворителя 20% альбумина человека оптимальной концентрацией является 2,5 мг/мл. Затем проводят телевизионную регистрацию в свете ИК-флуоресценции при возбуждении излучением в области 780-810 нм и регистрации в области 820-900 нм. Для регистрации может быть использована, например, цифровая телевизионная камера, разработанная в Российском научном центре в Сеуле (Kang Uk, Papayan G.V. Fluorescent endoscope system having improved image detection module. US Patent No US 7635330. 22.12.2009). Она обеспечивает возможность телевизионной визуализации и измерения с помощью компьютера яркости отдельных структур объекта одновременно в видимой области и ближней ИКобласти спектра в диапазоне 820-900 нм. В построенный на ее основе комплекс (Фиг. 1), кроме телевизионной камеры 1, входит также полупроводниковый лазер 2 с длиной волны 808 нм. Он обеспечивает возбуждение ИК-флуоресценции. Лазерное излучение направляется на поверхность миокарда 3 через волоконный световод 4. Захват и анализ изображения производится с помощью компьютера 5, оснащенного специальной программой, позволяющей отображать на экране монитора один и тот же объект в двух смежных кадрах - черно-белом и цветном. В черно-белом кадре изображение объекта формируется в свете ИК-флуоресценции за счет использования лазерного освещения, в цветном кадре оно представляется в обычном виде за счет его освещения операционной лампой. Обычное изображение используют для анатомической идентификации областей повышенной ИК- флуоресценции. С помощью программы в интерактивном режиме производят измерение сигналов в участках изображения миокарда с ишемически-реперфузионным повреждением, и без повреждения, и по ним определяют индекс ишемически-реперфузионного повреждения.During a heart operation in extracorporeal circulation 10-30 minutes before the study, an ICZ solution (0.2-2 mg / ml) in a volume of 2-5 ml (0.2-0.5 mg / kg) is administered intravenously . It is also possible to use a mixture of ICZ with albumin. When using 20% human albumin as a solvent, the optimal concentration is 2.5 mg / ml. Then carry out a television registration in the light of infrared fluorescence when excited by radiation in the region of 780-810 nm and registration in the region of 820-900 nm. For registration, for example, a digital television camera developed at the Russian Science Center in Seoul (Kang Uk, Papayan G.V. Fluorescent endoscope system having improved image detection module. US Patent No. US 7635330. 12.22.2009) can be used. It provides the possibility of television visualization and measurement using a computer of the brightness of individual structures of the object simultaneously in the visible region and near infrared region of the spectrum in the range of 820-900 nm. The complex built on its basis (Fig. 1), in addition to the television camera 1, also includes a semiconductor laser 2 with a wavelength of 808 nm. It provides excitation of infrared fluorescence. Laser radiation is directed to the surface of the myocardium 3 through a fiber light guide 4. Image capture and analysis is carried out using computer 5, equipped with a special program that allows you to display the same object in two adjacent frames - black and white and color. In a black-and-white frame, the image of the object is formed in the light of infrared fluorescence due to the use of laser lighting, in a color frame it is presented in the usual form due to its illumination with an operating lamp. A conventional image is used to anatomically identify areas of increased IR fluorescence. Using the program in an interactive mode, the signals are measured in areas of the myocardium image with ischemic reperfusion damage and without damage, and the index of ischemic reperfusion damage is determined from them.

Способ иллюстрируется примером проведенных экспериментальных исследований на in-vivo модели ишемии-реперфузии миокарда крысы. Суть модели локального ишемически-реперфузионного повреждения миокарда крысы заключается в выполнении на наркотизированной крысе торакотомии и 30-минутной перевязки лигатурой передней нисходящей ветви левой коронарной артерии.The method is illustrated by an example of experimental studies on an in-vivo model of rat myocardial ischemia-reperfusion. The essence of the model of local ischemic-reperfusion damage to rat myocardium is to perform thoracotomy on an anesthetized rat and 30 minutes ligation of the anterior descending branch of the left coronary artery.

В условиях искусственной вентиляции легких через трахеостому (частота дыханияIn conditions of mechanical ventilation through the tracheostomy (respiratory rate

- 60/мин, дыхательный объем - 3 мл/100 г массы тела) и поддержания постоянной температуры тела (37,0±0,5°С), при помощи термостатируемого операционного стола выполнена левосторонняя торакотомия в четвертом межреберье. С помощью атравматической иглы подведена полипропиленовая лигатура (6-0) под левую коронарную артерию (ЛКА) между анатомическими ориентирами, которыми являлись медиальный край ушка левого предсердия слева и конус легочной артерии справа. Обратимую 30-минутную ишемию миокарда формировали с помощью окклюдера [Himori N, Matsuura А. A simple technique for occlusion and reperfusion of coronary artery in conscious rats. Am J Physiol. 1989 Jun; 256(6 Pt 2): Н1719-25]. Через 25 минут ишемии проводили 10-минутную инфузию раствора ИЦЗ в объеме 1 мл (0,25 мг/мл ИЦЗ) или ИЦЗ + альбумин в объеме 1 мл (0,25 мг/мл ИЦЗ + альбумин 20% 0,1 мл), то есть введение начинали за 5 минут до окончания ишемии. Телевизионное наблюдение и видеозапись состояния миокарда in-vivo осуществляли с помощью устройства, представленного на фиг. 1.- 60 / min, tidal volume - 3 ml / 100 g body weight) and maintaining a constant body temperature (37.0 ± 0.5 ° C), using a thermostatically controlled operating table, left-sided thoracotomy was performed in the fourth intercostal space. Using an atraumatic needle, a polypropylene ligature (6-0) was placed under the left coronary artery (LCA) between the anatomical landmarks, which were the medial edge of the left atrial left ear and the pulmonary cone on the right. Reversible 30-minute myocardial ischemia was formed using an occluder [Himori N, Matsuura A. A simple technique for occlusion and reperfusion of coronary artery in conscious rats. Am J Physiol. 1989 Jun; 256 (6 Pt 2): H1719-25]. After 25 minutes of ischemia, a 10-minute infusion of the ICZ solution in a volume of 1 ml (0.25 mg / ml ICZ) or ICZ + albumin in a volume of 1 ml (0.25 mg / ml ICZ + albumin 20% 0.1 ml) was carried out, that is, the introduction began 5 minutes before the end of ischemia. In-vivo television monitoring and video recording of the myocardial state was carried out using the device of FIG. one.

Затем сердце иссекали, проводили фотографирование миокарда со стороны наружной поверхности сердца и в срезе с последующим измерением интенсивности свечения ИЦЗ в зоне ишемически-реперфузионного повреждения и в окружающей неповрежденной ткани с расчетом ИИРП.Then the heart was dissected, myocardium was photographed from the outer surface of the heart and in the slice, followed by measuring the intensity of the ICG glow in the area of ischemic reperfusion damage and in the surrounding intact tissue with the calculation of the IIIRP.

Фотографии работающего сердца (фиг. 2А, Б, В, Г) получены интраоперационно (in vivo), через раневое окно в четвертом межреберье во время формирования локального ишемически-реперфузионного повреждения миокарда крысы. Post-mortem изображения извлеченного сердца крысы (фиг. 2Д, Е, Ж, З) получены через 30 минут после окончания ишемии.Photos of the working heart (Fig. 2A, B, C, D) were obtained intraoperatively (in vivo) through the wound window in the fourth intercostal space during the formation of local ischemic-reperfusion damage to the rat myocardium. Post-mortem images of the extracted rat heart (Fig. 2D, E, G, Z) were obtained 30 minutes after the end of the ischemia.

На фиг 2А, Б изображен момент начала внутривенного введения раствора ИЦЗ, когда еще на левой коронарной артерии был наложен окклюдер, создающей ишемию миокарда. Окклюдер препятствовал прохождению флуорофора только в ишимизированный миокард, что подтверждается дефектом наполнения флуоресцентного красителя и отсутствием флуоресцентного свечения ИЦЗ в зоне ишемии, при этом наблюдалось свечение (фиг. 2Б) в остальном миокарде, в котором кровоток был сохранен и куда поступал флуоресцентный краситель. ИЦЗ вводили непрерывно 10 минут, при этом окклюдер был удален на 5-й минуте его внутривенного введения и флуорофор с кровотоком прошел по инфаркт-зависимой коронарной артерии и прокрасил ишемизированную зону, которая до этого не светилась, поэтому оставшиеся 5 минут внутривенного введения ИЦЗ флуоресцентное свечение наблюдалось на всей поверхности сердца.Figs. 2A, B show the moment of the beginning of the intravenous administration of the ICZ solution when an occluder was created on the left coronary artery, creating myocardial ischemia. The occluder prevented the passage of the fluorophore only into the ischemic myocardium, which is confirmed by a defect in the filling of the fluorescent dye and the lack of fluorescent luminescence in the ischemic zone, while there was a luminescence (Fig. 2B) in the rest of the myocardium, in which the blood flow was saved and where the fluorescent dye entered. ICC was administered continuously for 10 minutes, while the occluder was removed at the 5th minute of its intravenous administration and the fluorophore with blood flow passed through the infarct-dependent coronary artery and stained the ischemic zone, which had not been illuminated before, therefore, the remaining 5 minutes of intravenous administration of ICZ fluorescence observed on the entire surface of the heart.

Через 20 минут после восстановления кровотока видно сохраняющееся интенсивное свечение зоны ИРП (фиг. 2В, Г), где произошло накопление ИЦЗ, при низкой интенсивности флуоресцентного свечения окружающих тканей.20 minutes after the restoration of blood flow, a persistent intense glow of the IRP zone is visible (Fig. 2B, D), where the accumulation of ICG occurred, with a low intensity of the fluorescent glow of the surrounding tissues.

На фиг. 2Е видно флуоресцентное свечение эпикарда в зоне ИРП миокарда, при этом в режиме обычной съемки данное свечение не фиксируется (фиг. 2Д).In FIG. 2E shows the fluorescent glow of the epicardium in the area of the myocardial IRP, while in normal shooting this glow is not fixed (Fig. 2D).

Срез сердца подвергали гистохимической окраске с 2,3,5-трифенилтетразолием хлоридом (ТТС). Зоне ИРП на фиг. 2Ж соответствует белая, неокрашенная в красно-кирпичный цвет, ткань миокарда, а на фиг. 2З - зона свечения накопившегося за время реперфузии ИЦЗ. Контуры и размер неокрашенной зоны ИРП на фиг. 2Ж соответствуют контурам и размерам зоны свечения на фиг. 2З, что свидетельствует о накоплении ИЦЗ в зоне необратимо поврежденного миокарда. Максимальное значения ИИРП в этой зоне составляло 6,3.A heart section was histochemically stained with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC). The RPI area in FIG. 2G corresponds to a white, unpainted red-brick color, myocardial tissue, and in FIG. 2Z - luminescence zone of the ICZ accumulated during the reperfusion. The contours and size of the unpainted area of the IRP in FIG. 2G correspond to the contours and sizes of the glow zone in FIG. 2Z, which indicates the accumulation of ICG in the area of irreversibly damaged myocardium. The maximum IIRP value in this zone was 6.3.

Использование заявленного способа позволяет выявлять в пределах зоны ишемии участки необратимого повреждения миокарда, количественно оценивать ишемическое повреждение миокарда, при этом не требует при проведении исследования затемнения операционной комнаты.Using the claimed method allows to identify areas of irreversible damage to the myocardium within the ischemic zone, to quantify ischemic damage to the myocardium, and does not require dimming of the operating room during the study.

Claims (6)

1. Способ интраоперационной визуализации ишемически-реперфузионного повреждения миокарда, включающий освещение поверхности сердца возбуждающим излучением, регистрацию изображения в свете флуоресценции и анализ изображения, отличающийся тем, что пациенту внутривенно вводят индоцианин зеленый и через 10-30 минут после введения регистрируют флуоресцентное изображение при излучении возбуждения 780-810 нм и излучении регистрации 820-900 нм.1. A method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage to the myocardium, including illumination of the surface of the heart with exciting radiation, image registration in the light of fluorescence and image analysis, characterized in that the patient is injected with green indocyanine and 10-30 minutes after the injection, a fluorescence image is recorded upon excitation radiation 780-810 nm and emission registration 820-900 nm. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вводят индоцианин зеленый, предварительно связанный с белками.2. The method according to p. 1, characterized in that the injected indocyanine green, previously associated with proteins. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве белка используют альбумин.3. The method according to p. 2, characterized in that albumin is used as the protein. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что производят измерение сигналов флуоресценции в участках изображения миокарда с ишемическим повреждением и без него и вычисляют индекс ишемически-реперфузионного повреждения по формуле4. The method according to PP. 1-3, characterized in that they measure the fluorescence signals in areas of the image of the myocardium with and without ischemic damage and calculate the index of ischemic reperfusion damage according to the formula ИИРП=Fи/Fн,IIIRP = F and / F n , где Fи - сигнал с участка миокарда с ишемическим повреждением, Fн - сигнал с участка миокарда без ишемического повреждения.where F and is the signal from the myocardial site with ischemic damage, F n is the signal from the myocardial site without ischemic damage.
RU2016130494A 2016-07-25 2016-07-25 Method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage of myocardium RU2622983C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016130494A RU2622983C1 (en) 2016-07-25 2016-07-25 Method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage of myocardium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016130494A RU2622983C1 (en) 2016-07-25 2016-07-25 Method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage of myocardium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2622983C1 true RU2622983C1 (en) 2017-06-21

Family

ID=59241408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016130494A RU2622983C1 (en) 2016-07-25 2016-07-25 Method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage of myocardium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2622983C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2734275C1 (en) * 2019-10-18 2020-10-14 Павел Вячеславович Грачев Method for diagnosing degree of blood filling of biological tissues and evaluation of blood flow and lymph flow parameters
RU2799815C1 (en) * 2023-05-03 2023-07-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России) Method of macroscopic panoptic visualization of lesions and calculation of the volume of damaged myocardium when modeling a heart contusion

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228765C2 (en) * 1997-04-30 2004-05-20 Зе Бод Оф Трастиз Оф Зе Лелэнд Стэнфорд Джунио Юнивесити Method for visualizing cell deaths in the mammalian object body area in vivo
RU2391047C2 (en) * 2004-11-19 2010-06-10 Джи-И Хелткер АС Way of visualisation of heart using hyperpolarised 13c-pyruvate

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2228765C2 (en) * 1997-04-30 2004-05-20 Зе Бод Оф Трастиз Оф Зе Лелэнд Стэнфорд Джунио Юнивесити Method for visualizing cell deaths in the mammalian object body area in vivo
RU2391047C2 (en) * 2004-11-19 2010-06-10 Джи-И Хелткер АС Way of visualisation of heart using hyperpolarised 13c-pyruvate

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Mayevsky A, Rogatsky G.G. Mitochondrial function in vivo evaluated by NADH fluorescence: from animal models to human studies. Am. J. Physiol. Cell 292, 2007, c. 615-640. *
Vivaldi МТ, Kloner RA, Schoen FJ. Triphenyltetrazolium staining of irreversible ischemic injury following coronary artery occlusion in rats. Am J Pathol. 1985 Dec; 121(3): 522-530. *
Vivaldi МТ, Kloner RA, Schoen FJ. Triphenyltetrazolium staining of irreversible ischemic injury following coronary artery occlusion in rats. Am J Pathol. 1985 Dec; 121(3): 522-530. ПАПАЯН Г. В. и др., Возможность использования коньюгата индоцинина с белками для инфракрасной флюоресцентной диагностики патологических процессов в эксперименте, BIOMEDICAL PHOTONICS, 2015, S1, с. 11-12. *
ПАПАЯН Г. В. и др., Возможность использования коньюгата индоцинина с белками для инфракрасной флюоресцентной диагностики патологических процессов в эксперименте, BIOMEDICAL PHOTONICS, 2015, S1, с. 11-12. Mayevsky A, Rogatsky G.G. Mitochondrial function in vivo evaluated by NADH fluorescence: from animal models to human studies. Am. J. Physiol. Cell 292, 2007, c. 615-640. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2734275C1 (en) * 2019-10-18 2020-10-14 Павел Вячеславович Грачев Method for diagnosing degree of blood filling of biological tissues and evaluation of blood flow and lymph flow parameters
WO2021076003A1 (en) * 2019-10-18 2021-04-22 Илья Александрович БАЛЫКО Method for measuring perfusion of biological tissues and evaluating blood flow and lymph flow parameters
RU2799815C1 (en) * 2023-05-03 2023-07-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России) Method of macroscopic panoptic visualization of lesions and calculation of the volume of damaged myocardium when modeling a heart contusion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Matsui et al. Real-time intra-operative near-infrared fluorescence identification of the extrahepatic bile ducts using clinically available contrast agents
Lim et al. Indocyanine green fluorescence imaging in the surgical management of liver cancers: current facts and future implications
Alander et al. A review of indocyanine green fluorescent imaging in surgery
US10350310B2 (en) Indocyanine compound, synthesis method and purification method thereof, diagnostic composition using the indocyanine compound, and device for measuring biokinetics and device for visualizing circulation using the diagnostic composition
KR100737620B1 (en) Method and apparatus for performing intra-operative angiography
JP3212997B2 (en) Fluorescent probe used for measuring oxygen concentration
RU2475266C2 (en) Optical agents of visualisation
BG65173B1 (en) Near infrared spectrum domain fluorescent contrast agent and fluorescence imaging
US20080154102A1 (en) Intraoperative imaging methods
JP7007412B2 (en) IR dye for fluorescence imaging
WO2001022741A2 (en) Medical applications of orthogonal polarization spectral imaging
JP2007277576A (en) Measuring method of physiological function
JPH09512446A (en) Analyte detection by luminescence lifetime in steady state
NO328630B1 (en) Near infrared, fluorescent contrast agent and fluorescence imaging
Lu et al. Indocyanine green: An old drug with novel applications
Figueiredo et al. Intraoperative near-infrared fluorescent cholangiography (NIRFC) in mouse models of bile duct injury
WO2017160639A1 (en) Device and method for imaging shortwave infrared fluorescence
De la Garza-Ramos et al. Fluorescent techniques in spine surgery
Ietto et al. Real-time intraoperative fluorescent lymphography: a new technique for lymphatic sparing surgery
Betz et al. Endoscopic measurements of free-flap perfusion in the head and neck region using red-excited Indocyanine Green: preliminary results
RU2622983C1 (en) Method of intraoperative visualization of ischemic-reperfusion damage of myocardium
Alander et al. Review of indocyanine green imaging in surgery
JP4533673B2 (en) Infrared observation system and operation method by infrared observation system
US20080045796A1 (en) Histofluorescent stain composition for endoscopy
Rangaraj et al. Real‐time Visualization and Quantification of Retrograde Cardioplegia Delivery using Near Infrared Fluorescent Imaging

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180726