Avbildning av metabolism i det slående hjärtat

Diarienummer: ICA12-0063
Start- och slutdatum: 130901-180228
Beviljat belopp: 3 000 000 kr
Förvaltande organisation: Karolinska Institutet
Forskningsområde: Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna

Summary

Hjärt- och kärlsjukdomar är fortfarande den vanligaste dödsorsaken i världen och samhällets kostnader för dessa sjukdomar ökar. Det är således viktigt att hitta sjukdomarna tidigt, och att sätta in rätt behandling. Hjärtats metabolism spelar en stor roll i funktionen hos hjärtat och är en viktig komponent vid bland annat ischemi, där muskelcellens metabolism ändras till att använda alternativa bränslekedjor. Genom att mäta metabolismen i hjärtmuskeln kan man få insyn i vad som händer i sjukdomsförloppen. I teorin kan man med magnetkamera mäta metabolism med hjälp av spektroskopi, men i praktiken begränsas man av ytterst svaga signaler. Tack vare banbrytande upptäckter inom så kallad hyperpolarisering kan signalen hos vissa ämnen förstärkas med en faktor över 30 000. Signalförstärkningen är dock kortlivad, vilket kräver snabb insamling. Detta projekt innefattar utveckling av snabba bildtagningssekvenser för att kunna mäta hjärtats metabolism. Denna teknik kommer sedan appliceras för att studera förändringar i perfusion, metabolism och kontraktion vid tillfällig ocklusion och öppning av kranskärl i djurförsök. För att uppnå hög upplösning i bilden och kunna skildra subtila tidsförlopp byggs det vidare på den senaste generationen av teknik för insamling och rekonstruktion. Med denna teknik för att mäta metabolism i slående hjärtan öppnas ett helt nytt fält för att studera hjärtats funktion, och att kunna mäta, förutsäga, och följa hjärtsjukdomar i patienter.

Populärvetenskaplig beskrivning

Hjärt- och kärlsjukdomar är fortfarande den vanligaste dödsorsaken i världen. Trots att dödligheten minskar tack vare framsteg inom forskningen så ökar tvärt om samhällets kostnader för dessa sjukdomar då befolkningen blir allt äldre och fler drabbas av hjärt- och kärlsjukdomar. Det är således viktigt att hitta sjukdomarna tidigt, och att sätta in rätt behandling. För att nå det målet ökar användningen av avancerad mätapparatur som magnetkamera, och hjärtundersökningar ändras från att enbart mäta anatomi till att även mäta hjärtats funktion. Hjärtats metabolism, eller ämnesomsättning, spelar en stor roll i funktionen hos hjärtat, och gör bland annat att muskelcellerna kan omvandla blodsocker till energi som de kan använda för att dra ihop sig. Metabolism är en viktig komponent i sjukdomarna och framförallt vid syrebrist som ligger bakom hjärtinfarkter. Vid bristen på syre ändrar sig muskelcellens metabolism kortsiktigt till att använda alternativa bränslekedjor. Genom att mäta metabolismen i hjärtmuskeln kan man få insyn i vad som händer i sjukdomsförloppen. I teorin kan man med magnetkamera mäta metabolism med hjälp av spektroskopi där de olika produkterna från metabolismen, som till exempel mjölksyra, framträder med olika frekvens. I praktiken är det dock mycket svårt att mäta detta i slående hjärtan då det rör sig om ytterst svaga signaler. Det har dock gjorts banbrytande upptäckter inom så kallad hyperpolarisering där signalen hos vissa ämnen kan förstärkas med en faktor över 30 000. En begränsning med den här tekniken är att signalförstärkningen är kortlivad och efter ett par minuter är den nästan helt borta. Vill man använda den här tekniken är man alltså tvungen att ta bilder med magnetkameran inom ett kort tidsfönster vilket innebär att man måste använda sig av mycket snabba bildtagningssekvenser. Detta projekt innefattar utveckling av snabba bildtagningssekvenser för att kunna mäta hjärtats metabolism. Denna teknik kommer sedan appliceras för att studera förändringar i genomblödning, metabolism och sammandragning vid tillfällig tillslutning och öppning av kranskärl i djurförsök. För att uppnå hög upplösning i bilden och kunna skildra subtila tidsförlopp byggs det vidare på den senaste generationen av teknik för insamling och rekonstruktion. Med denna teknik för att mäta metabolism i slående hjärtan öppnas ett helt nytt fält för att studera hjärtats funktion, och att kunna mäta, förutsäga, och följa hjärtsjukdomar i patienter.