每年有超过8000人在等待肾脏移植的过程中死亡，其中许多人在捐赠者名单上等待了四年或更长时间，希望奇迹到来。这些死亡的发生是由于世界范围内用于移植的肾脏短缺，因为目前没有可靠的方法来快速有效地确定足够的供体肾脏的生存能力来满足需求。
来自皇冠体育大学和俄亥俄州立大学健康科学中心的一组皇冠体育研究人员，在皇冠体育州LifeShare公司以及马萨诸塞大学阿默斯特分校的皇冠体育研究人员和临床医生的帮助下，伍彻斯特理工学院和乔治敦医学中心将合作皇冠体育研究使用光学相干断层扫描来评估供体肾脏，并开发新的扫描方法和机器学习算法，以减少供体肾脏的评估时间，同时为移植外科医生和临床医生大幅增加有关这些器官生存能力的信息。
汤庆工博士是俄勒冈州立大学斯蒂芬森生物医学工程学院的助理教授，他是这项为期四年的皇冠体育研究的负责人，这项皇冠体育研究由美国国立糖尿病、消化和肾脏疾病皇冠体育研究所提供的250万美元的国家卫生皇冠体育研究院R01基金资助。
“我们的目标是开发一种比现有方法更好、更客观的评估肾脏质量的方法，”唐说。“我们希望移植外科医生能得到更多的肾脏，并更好地利用供体肾池。”
目前筛选供体肾脏的过程使用两种方法——基于活检解剖特征的病理评分和基于供体病史的肾脏供体概况指数（KDPI）。然而，临床皇冠体育研究表明，目前这些方法的鉴别能力有限。
Tang说：“通过扫描整个肾脏表面，我们的设备旨在消除活检/KDPI范式造成的不确定性。”
除唐外，OU的皇冠体育研究团队还包括潘崇乐博士，计算机科学与微生物学副教授；冯嘉明，医学博士，神经病理学和外科病理学教授，OUHSC神经病理学主任和电子显微镜主任；Yu Zhongxin，医学博士，OUHSC委员会认证的病理学家。
当评估供体器官的移植时，Tang说有两个黄金标准，移植前的活检评分结果和移植后的临床结果。Tang和他的团队相信光学相干断层扫描技术可以帮助预测这两种情况。
OCT是一种非侵入性成像测试，使用光波拍摄组织的横截面照片，通过组织内部的成像反射提供有效的“光学超声”，以提供横截面图像。OCT的主要优点是在不需要制备或接触组织样本的情况下，以近微观分辨率获取活体、亚表面图像，并进行即时、直接的组织形态成像。
“我们想做的是自动化评估过程，”潘说，“这样来自OCT设备的数据就可以通过机器学习算法直接分析，并输出一个与外科医生目前使用的分数相当的分数。”外科医生可以通过这个评分来确定这个肾脏是否适合他们的病人。”
目前，病理学家经常使用活组织检查来评估肾脏健康状况，而活组织检查只能提供有关具体活检部位的信息。由于OCT是非侵入性的，因此可以扫描整个肾脏并获得更完整的器官整体功能容量视图。
“肾脏是一个三维物体。活检只能评估肾脏的一个特定部位来确定移植的可行性，而OCT扫描可以在生物组织表面下1-2毫米处成像。”“对于肾脏移植来说，这是非常好的，因为它是肾脏功能最具代表性的区域。通过扫描整个器官，而不是从单个区域进行活检，移植外科医生可以评估肾脏功能的空间分布，并决定它是否适合他们的病人。”
OU的皇冠体育研究人员将负责获取、扫描和获得肾脏的初始组织学分析，以及开发OCT扫描和机器学习组件。俄克拉荷马州的LifeShare将在未来四年内提供200个捐赠肾脏。这些肾脏将由Tang的团队进行扫描，OU的病理学家将提供组织学结果。
被认为适合移植的肾脏将被加入美国唯一的器官获取和移植网络——器官共享联合网络
皇冠体育研究小组将观察接受这些肾脏移植后患者的临床结果，并将肾脏的OCT图像与移植后肾功能进行关联，建立移植前肾脏OCT成像算法和指南。
对于目前病理标准认为不能存活的肾脏，该项目将结合活检结果与OCT图像建立数据库，并将OCT图像与组织学结果关联起来，目的是验证OCT图像与活检的组织学结果是否一致。
这一综合数据池将允许团队开发基于深度学习的图像处理算法，以定量评估在OCT扫描中观察到的参数，作为肾脏功能状态的指标。作为该项目的一部分，他们还将开发一种机器人辅助的自动3D扫描OCT设备，用于在人体肾脏移植前对其进行成像。
潘解释说，在这个项目中为机器学习开发的诊断标准将基于临床医生已经使用的相同的计分表，除了该计分表将使用OCT数据而不是病理切片来复制。
“现在，40%的捐赠肾脏因为不适合移植而被丢弃，”他说。“据我们估计，在这40%中，有相当一部分是实际可用的。我们希望将丢弃肾脏的数量减少到25%，挽救更多的人的生命。”
作为这项皇冠体育研究的后续，Tang希望使用相同的技术开发OCT扫描协议，以帮助肺和肝移植以及其他组织。
迈克尔·马哈菲著
