The human vascular system is a complex network of vessels, ranging from 3 cm in diameter for the aorta down to a couple of microns in the capillaries. The human vascular system comprising vessels with diameters smaller than 300 μm is referred to as the microcirculation. This microvascular system delivers nutrients and oxygen to the organs, and take carbon dioxide away from them. It also regulates the blood flow and tissue perfusion.

Today, microcirculation of deep organs such as the heart, kidney or even the brain cannot be imaged with sufficient resolution by clinical imaging techniques. The heart is surrounded by coronary microcirculation, and the coronary arteries penetrate the heart to provide oxygenated blood to the myocardium. If the arteries network is deficient, it could lead to the death of the patient. The cardiovascular diseases - as the coronary artery disease - are the most common cause of death, counting for more than 15% of global deaths.

The development of ultrafast Doppler imaging technology provided 2D images of the vascular system of the organs, however it was limited to vessels larger than 100 μm by diffraction. This issue was solved by Ultrasound Localisation Microscopy (ULM), an imaging technique based on the localisation and tracking of microbubbles to reconstruct a vessels map. It requires an injection of microbubbles as agent of contrast, and then using ultrafast imaging to collect microbubbles position in the organ.

Nowadays, at the Physics for Medicine Paris lab, it is possible to image and reconstruct vessels in three dimensions using ULM technology. Nevertheless, algorithms still need to be improved to reconstruct the vascular system with higher resolution. This can be done by correcting organ motion caused by breathing, heartbeat, or even animal movements, which generate motion artifacts. The objective is to image microvessels with a diameter of 100 microns.

Det mänskliga kärlsystemet är ett komplext nätverk av kärl, som sträcker sig från 3 cm i diameter för aorta ner till ett par mikrometern i kapillärerna. Det mänskliga kärlsystemet innefattande kärl med diametrar mindre än 300 μm benämns mikrocirkulationen. Detta mikrovaskulära system levererar näringsämnen och syre till organen och tar bort koldioxid från dem. Det reglerar också blodflödet och vävnadsperfusionen.

Idag kan mikrocirkulation av djupa organ som hjärta, njure eller till och med hjärnan inte avbildas med tillräcklig upplösning med kliniska avbildningstekniker. Hjärtat är omgivet av koronar mikrocirkulation, och kranskärlen tränger in i hjärtat för att ge syresatt blod till myokardiet. Om artärnätverket är bristfälligt kan det leda till dödsfall. Hjärt-kärlsjukdomar - dit kranskärlssjukdomar hör - är den vanligaste dödsorsaken och orsakar mer än 15% av alla dödsfall globalt.

Utvecklingen av ultrasnabb Doppler-avbildningsteknologi har möjliggjort 2D-bilder av olika organs kärlsystem, men teknologin har varit begränsad till kärl större än 100 μm på grund av diffraktion. Denna fråga löstes av Ultrasound Localization Microscopy (ULM), en avbildningsteknik baserad på lokalisering och spårning av mikrobubblor för att rekonstruera en karta över blodkärlen. Metoden kräver en injektion av mikrobubblor som kontrastmedel och sedan använder ultrasnabb avbildning för att bestämma positionen av mikrobubblorna i organet.

Numera, på Physics for Medicine Paris-laboratoriet, är det möjligt att avbilda och rekonstruera blodkärl i tre dimensioner med ULM-teknik. Icke desto mindre måste algoritmer fortfarande förbättras för att rekonstruera kärlsystemet med högre upplösning. Detta kan göras genom att korrigera rörelse hos själva organen orsakad av andning, hjärtslag eller till och med rörelser hos djuret ifråga, som genererar rörelseartefakter. Målet är att avbilda mikrokärl med en diameter på 100 mikron.