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光声成像在脑成像和脑功能监测方面的应用

2020.7.13

光声成像是近年来发展起来的一种无损医学成像方法,它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性,可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。

美国Endra公司研发的小动物光声成像系统具备纳摩尔级的灵敏度以及280um的高分辨率,可探测表皮20mm以下的光声信号。并可用于小动物分子成像的定量分析。同时它结合了近红外探测技术,增强了光的吸收信号,进而增加了图片对比度,使实验结果更清晰,更精确。

脑成像和脑功能监测

利用光声成像技术进行脑成像研究是医学成像技术的研究热点之一。由于脑组织的光学吸收与血氧消耗以及脑生理状态等密切相关, 光声成像可用于研究脑组织结构和脑功能。通过监控脑血氧的动力学变化, 可以得到脑神经系统的动态信息和功能特征信息, 在神经生理学和神经病理学中具有重要的应用前景。目前,常用的脑成像技术包括功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,FMRI)、正电子发射断层扫描技术(Positron Emission Tomography,PET)和单光子发射计算机断层成像(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)。与上述三种技术相比,光声技术用于脑成像不仅具有无损伤、成本较低的优点,而且还可获得氧化型和还原型血红蛋白的分布特性,提供更加完整的脑部血氧含量水平的分布图像,可以在完全无损伤的情况下对脑的高级功能活动进行观察分析并提供高分辨率和高对比度的脑组织光声图像。

图12010121720260.gif

 

图2

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Wang等应用光声成像技术清晰地探测到活体小鼠脑血管的分布及颅内小脑、海马、侧室等结构, 并得到了脑实质病损的得到了清晰成像; 同时还通过刺激老鼠胡须得到了该大脑皮层中枢的脑血管血流动力学改变的图像。图2所示即为老鼠胡须刺激前(a)后(b)大脑皮层中枢的脑血管血流动力的改变。


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