光聲成像在腦成像和腦功能監測方面的應用
光聲成像是近年來發展起來的一種無損醫學成像方法,它結合了純光學成像的高對比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性,可以提供高分辨率和高對比度的組織成像。
美國Endra公司研發的小動物光聲成像系統具備納摩爾級的靈敏度以及280um的高分辨率,可探測表皮20mm以下的光聲信號。并可用于小動物分子成像的定量分析。同時它結合了近紅外探測技術,增強了光的吸收信號,進而增加了圖片對比度,使實驗結果更清晰,更精確。
腦成像和腦功能監測
利用光聲成像技術進行腦成像研究是醫學成像技術的研究熱點之一。由于腦組織的光學吸收與血氧消耗以及腦生理狀態等密切相關, 光聲成像可用于研究腦組織結構和腦功能。通過監控腦血氧的動力學變化, 可以得到腦神經系統的動態信息和功能特征信息, 在神經生理學和神經病理學中具有重要的應用前景。目前,常用的腦成像技術包括功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,FMRI)、正電子發射斷層掃描技術(Positron Emission Tomography,PET)和單光子發射計算機斷層成像(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)。與上述三種技術相比,光聲技術用于腦成像不僅具有無損傷、成本較低的優點,而且還可獲得氧化型和還原型血紅蛋白的分布特性,提供更加完整的腦部血氧含量水平的分布圖像,可以在完全無損傷的情況下對腦的高級功能活動進行觀察分析并提供高分辨率和高對比度的腦組織光聲圖像。
圖1
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圖2
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Wang等應用光聲成像技術清晰地探測到活體小鼠腦血管的分布及顱內小腦、海馬、側室等結構, 并得到了腦實質病損的得到了清晰成像; 同時還通過刺激老鼠胡須得到了該大腦皮層中樞的腦血管血流動力學改變的圖像。圖2所示即為老鼠胡須刺激前(a)后(b)大腦皮層中樞的腦血管血流動力的改變。