激光散斑成像原理:目標(biāo)受到激光束照射時,反射后的激光形成隨機(jī)干擾圖像(包括亮區(qū)和暗區(qū)),該圖像稱為激光散斑圖。如果被測目標(biāo)靜止,激光散斑圖也保持不變。如果被測物體發(fā)生移動,例如組織中的紅細(xì)胞運(yùn)動,則激光散斑圖會隨之波動。激光散斑圖的變化速度取決于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)目標(biāo)移動速度;目標(biāo)移動速度越快,散斑圖變化越明顯。散斑變化速度以散斑對比度量化,而對比度與血流相關(guān);這就是激光散斑技術(shù)用于血流灌注量評估的工作原理。
應(yīng)用激光散斑血流成像技術(shù),科研工作者和臨床醫(yī)生通過監(jiān)測得到微循環(huán)血管血流參數(shù)以評估血管的結(jié)構(gòu)、微循環(huán)功能以及代謝活動,可以研究缺血、缺氧、中風(fēng)、炎癥、水腫、出血、過敏、休克、腫瘤、燒傷、凍傷、放射損傷等病理過程中微循環(huán)改變的規(guī)律及其病理機(jī)制,對科學(xué)研究、疾病診斷、病情分析和救治措施都具有重要的意義。
LSI BFI系列激光血流成像儀
特點(diǎn):激光散斑監(jiān)測大面積組織微循環(huán)總灌注量。包括毛細(xì)血管(營養(yǎng)血流)、微動脈、微靜脈和動靜脈吻合支,不局限于毛細(xì)血管血流監(jiān)測,具有高時間和空間分辨率、波形和圖像并存;組織穿透深度: 1mm。
對比同類技術(shù),將空間分辨率提高5倍,為≤3微米
實(shí)例:激光散斑血流成像應(yīng)用于腦卒中
腦卒中”(cerebral stroke)又稱“中風(fēng)”、“腦血管意外”(CVA),是一種急性腦血管疾病,是由于腦部血管突然破裂或因血管阻塞導(dǎo)致血液不能流入大腦而引起腦組織損傷的一組疾病,包括缺血性和出血性卒中。缺血性卒中的發(fā)病率高于出血性卒中,占腦卒中總數(shù)的60%~70%。頸內(nèi)動脈和椎動脈閉塞和狹窄可引起缺血性腦卒中,嚴(yán)重者可引起死亡。腦卒中具有發(fā)病率高、死亡率高和致殘率高的特點(diǎn)。激光散斑血流成像技術(shù)可用于動物實(shí)驗(yàn)的腦卒中研究。
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究案例——小鼠腸系膜給藥前后的微循環(huán)血流監(jiān)測
基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究案例——小鼠MCAO模型建立前后的腦皮層血流變化
激光散斑血流成像技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上述的這些,在很多的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究方面還可以結(jié)合其他技術(shù)產(chǎn)生更多的應(yīng)用場景,比如經(jīng)顱磁刺激(TMS)和經(jīng)顱超聲腦刺激技術(shù)等。經(jīng)顱超聲腦刺激技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種新的腦調(diào)控方法,該技術(shù)透過完整的顱骨傳遞低強(qiáng)度超聲能量,對神經(jīng)元產(chǎn)生生物機(jī)械效應(yīng),從而無創(chuàng)地調(diào)控大腦的神經(jīng)活動;诩す馍叱上窦夹g(shù)研究經(jīng)顱超聲刺激對小鼠局部腦血流的影響作用,整個實(shí)驗(yàn)大致過程:在麻醉狀態(tài)下,使用超聲對小鼠的丘腦進(jìn)行刺激,并對其大腦皮層軀體感知區(qū)域進(jìn)行連續(xù)成像,用激光散斑血流成像儀監(jiān)測小鼠在丘腦受到超聲刺激時,皮層對應(yīng)區(qū)域的局部腦血流響應(yīng)。
光透明血流成像解決方案
小鼠顱骨在皮質(zhì)上阻礙了活體神經(jīng)元和血管血流的觀察,活體光透明試劑輔助雙光子顯微鏡和激光血流成像儀無需顱窗手術(shù)“越過”顱骨觀察神經(jīng)元和血管血流。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明LogiSci活體光透明試劑盒不僅提高了成像分辨率和對比度,而且還大幅提升了成像深度。
圖a為小鼠耳朵激光散斑圖像,圖b為透明化5min后圖像,圖c為10min后圖像
光透明血流成像方案特點(diǎn)
◆無損、非侵入顱窗透明:全程無創(chuàng),避免開顱手術(shù)的諸多問題
◆成像背景十分"清澈":大幅度提升成像分辨率和成像質(zhì)量
◆光透明處理可逆,反復(fù)成像:移除透明劑后顱骨可再生,可反復(fù)成像
◆大幅度提升成像深度:使光學(xué)成像"看"得更深
◆操作簡單透明速度快:透明過程僅需20min
活體光透明技術(shù)作為一種新興的活體成像樣本制備技術(shù),具有革命性的意義。在維持活體器官活性和完整性的同時具有光透明特征,不但廣泛應(yīng)用于活體激光血流成像的相關(guān)研究,在雙光子觀察神經(jīng)元和血管的應(yīng)用方面也具有廣闊前景。