用于近红外光谱技术下左心室心外膜病变深度绘制的侧视探头

《Scientific Reports》：Side-viewing probe for lesion depth mapping on the left ventricle epicardium with near-infrared spectroscopy

　　

摘要

当病变不够深或未穿透心包壁时，心包射频消融可能会失败，然而术中反馈在很大程度上仍然是间接的。本研究介绍了一种基于光纤的侧视近红外光谱（NIRS）探针，该探针具有多个光源-探测器分离（SDS）结构，能够实现对猪左心室心包上病变的深度敏感映射。蒙特卡洛模拟表明，随着SDS的增加，采样深度也会逐渐加深，这为使用多分离采集技术以实现深度分辨的对比度提供了依据。实验在11颗猪心脏上进行，这些心脏共有133个经过灌注处理的心包病变，病变深度范围广泛，病变深度的精确值是通过染色后的组织切片测量获得的。研究发现，在深度大于4毫米的病变、深度≤4毫米的病变、脂肪组织以及未经处理的心包肌肉中，都观察到了与SDS相关的光谱特征；同时，还确定了用于病变和脂肪组织分类以及评估病变深度敏感性的光学指标。这些指标在各个SDS设置下均表现出良好的接收者操作特征（ROC）性能（病变AUC为0.87–0.91；脂肪组织AUC为0.94–0.97），并且深度敏感指标与病变深度之间存在单调关系（R2值高达0.97）。通过应用随机森林算法生成的病变掩模，可以获得与实际组织结构变化一致的高精度深度敏感图像。