基本介紹

有機體的生命過程是物質、信息和能量三者有組織、有秩序的活動，具體表現為生物個體內各器官、組織細胞之間，物質、信息和能量的傳遞。在這個過程中，由微動脈、微靜脈、毛細血管和動靜脈吻合支組成的微循環起著至關重要的作用，直接給細胞供血、供氧、供能量及有關的營養物質，同時還排出對人體有害的代謝產物，是人體的內環境，是生命的最基本的保證。任何器官，任何部位（包括心臟在內）都必須要有一個正常的健康的微循環，否則就會出現相應器官的病變；若微循環不通暢，就好像一塊秧田的水渠堵塞，禾苗得不到水分就會枯死一樣，各種臟器也會因新陳代謝不正常而出現疾病和衰老等。臨床上通過監測血管血流的變化可以對糖尿病、高血壓、動脈硬化、老年癡呆及腫瘤等疾病進行早期診斷或者是術后追蹤。因此，監測血管的血流在生命科學基礎研究、疾病的臨床診斷以及藥物研發等方面都具有重要的意義。

目前，監測血流的技術有多種，比如超聲多普勒、點式和掃描式激光多普勒等等，但這些技術均有一定的局限性，比如采樣速度較慢、空間分辨率低、不能不能監測大面積血流、操作復雜、輸出結果不直觀、性價比低等等，而激光散斑成像技術則克服了這些局限性。它的基本原理是：當目標受到激光束照射時，反射后的激光形成隨機干擾圖像（包括亮區和暗區），該圖像稱為激光散斑圖。如果被測目標靜止，激光散斑圖也保持不變。如果被測物體發生移動，例如組織中的紅細胞運動，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測區域內目標移動速度；目標移動速度越快，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。

激光散斑技術的應用

常見的應用包括：

（1）實時監測局灶性腦缺血模型的血流和血管管徑時空變化，研究不同栓塞時間對栓塞后腦血流以及再灌注腦血流的影響；

（2）可以研究炎癥、水腫、缺血、出血、過敏、休克、腫瘤、燒傷、凍傷、放射損傷等基本病理過程中微循環改變的規律及其病理機制，為疾病診斷、病情分析、救治措施和藥物開發提供依據；

（3）監測皮層擴散抑制（CSD: Cortical Spreading Depression）時皮層和軟腦膜的血流變化；

（4）監測對大鼠軀體功能刺激引起的腦血流變化，刺激強度與腦血流變化大小相關；

（5）對腸系膜上的不同血管管徑的微循環血流和淋巴流進行監測，觀察微循環在藥物作用下的時空響應特性，適用于藥物作用的研究；

（6）研究皮膚的微循環有利于各類皮膚病、局部炎癥、外傷、燒傷和凍傷等診斷和治療，比如糖尿病潰爛康復的植皮治療、燒傷后低血流灌注區域的植皮、觀察過敏接觸的炎性反應和刺激反應以及皮膚斑、惡性皮膚腫瘤的診斷等。

關于瑞沃德RFLSI Pro

瑞沃德RFLSI Pro激光散斑血流成像系統，基于全新的LSCI (Laser Speckle Contrast Imaging/LSCI，激光散斑襯比分析成像）技術設計，以獨有的非接觸大面積、高時間和空間分辨率、全場快速成像的技術優勢，為生命科學基礎研究及臨床醫療提供了一種實時動態血流監測和視頻成像記錄手段，是了解組織、器官病理或生理指標至關重要的依據。儀器無需任何造影劑，時間分辨率可達毫秒量級，空間分辨率可達微米量級，實現了科研人員及醫療實時觀察微血管的血流分布狀態及血流數值相對變化的功能需求。

• 高時間分辨率：成像速度快，全幅狀態下（656x494像素）可以達到60幀/秒。
• 高空間分辨率：常規3.3um/像素，最高可達2um/像素，單位面積像素可達1,800,000像素/cm2。
• 獨有的管徑測量：血管的管徑測量（單位：um）為血液動力學分析（血流、管徑、血流灌注量、血氧等）提供更多依據。
• 動態計算：具備ROI內血流均值或血管管徑值的實時在線分析及離線分析功能，TOI內血流均值、標準差的離線分析功能。
• 數據輸出：血流圖像的原始數據、標準圖像和視頻，血管管徑的數據。

瑞沃德RFLSI Pro的應用案例

1、觀測MCAO模型制備后不同時刻大鼠腦皮層的缺血狀態分布及側支循環的顯現

MACO模型制備后的大鼠腦皮層血流圖，其中紅色標注的區域表示血流下降到正常值20%以下，藍色標注的區域表示血流下降到正常值20-60%范圍內，其他區域表示血流仍在正常值60%以上；在重度缺血皮層基本觀察不到側支循環，在MCAO模型制備后15分鐘即可在正常腦皮層及輕度缺血區域觀察到側支循環（CC1，CC2，CC3）出現。

2、樹鼩（非人靈長類）腦皮層血流成像

（a）樹鼩正常腦皮層血流分布；（b）開始出現麻醉過量時的腦皮層血流分布；（c）麻醉嚴重過量，瀕臨死亡的腦皮層血流分布狀態。

3、大鼠微小中風模型（mini-stroke）的皮層血流分布變化

（a）正常腦皮層的血流分布；（b）mini-stroke模型建立后的皮層血流分布；（c）去除mini-stroke模型24h后的皮層血流分布

4、小鼠頸動脈栓塞模型的血流變化

瑞沃德RFLSI Pro全套方案

以腦卒中模型為例，瑞沃德不僅可以提供該模型制作的基礎設備（基礎麻醉、定位、手術），還可以提供線栓法、光化學誘導法等造模設備，以及造模后期的血流、組織化學、行為等檢測手段相關設備。

參考文獻

1. Vaupel P, Kallinowski F, Okunieff P. Blood flow, oxygen and nutrient supply, metabolic microenvironment of human tumors : a review[J]. Cancer Res, 1990, 49: 6449-6465.
2. Briers J D. Laser speckle contrast imaging for measuring blood flow [J]. Optica applicata, 2012, 37, (1-2): 139-152.
3. Cordovil I, Huguenin G, Rosa G, et al. Evalution of systemic microvascular endothelial function using laser speckle contrast imaging[J]. Microvasc Res, 2012, 83: 376-379.
4. 孔平，楊暉，鄭剛，等。激光散斑血流成像技術研究新進展[J]。光學技術，2014，40：21-26。
5. Murari K, Li N, Rege A, et al. Contrast-enhanced imaging of cerebral vasculature with laser speckle. Appl Opt. 2007 Aug 1;46(22):5340-6.
6. Durduran T, Burnett MG, et al. Spatiotemporal quantification of cerebral blood flow during functional activation in rat somatosensory cortex using laser-speckle flowmetry. J Cereb Blood Flow Metab. 2004 May;24(5):518-25.
7. Rege A, Murari K, Li N, Thakor NV. Imaging microvascular flow characteristics using laser speckle contrast imaging. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2010;2010:1978-81. doi: 10.1109/IEMBS.2010.5627543.