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聂立铭教授团队运用高分辨率分子影像技术无损定位脑中风及其功能监测

发布时间:2019-11-21         浏览次数:166

 在过去的二十年里,中风已经成为世界范围内第二常见的死亡原因,也是中国成年人残疾的首要原因。脑卒中具有发病率高、死亡率高和致残率高的特点。尽管在中风的诊断和治疗方面取得了诸多进展,但其发病率和死亡率仍然很高。脑卒中包括出血性脑卒中和缺血性脑卒中。缺血性卒中的发病率高于出血性卒中,占脑卒中总数的85%左右。缺血性脑卒中是由脑血管阻塞引起,会在几秒钟内导致脑神经元的死亡。如果诊治不及时,会导致持续性脑损伤,长期致残,甚至死亡。脑卒中早期缺血性病变的解剖位置和脑血氧饱和度的功能成像有助于及时的治疗干预。

光声成像是近年来迅速发展起来的一种新型无创无辐射成像方法。通过对组织吸收的光子进行声学探测,打破了纯光学成像的分辨率和深度限制,可以对活体组织中几毫米到几厘米的深度进行光学成像和高分辨率超声成像。近日,我院分子影像暨转化医学中心博士生吕静、李实作为共同第一作者在实验医学一区杂志Theranostics(2018 IF:8.063)上发表论文,文章介绍了利用先进的光声成像技术对于缺血性脑卒中的结构和功能成像。



该研究采用了三种不同特性的快速光声成像系统,包括便携式手持式光声成像系统、高灵敏度碗状阵列光声计算机断层成像系统(PACT)和高分辨率光声显微镜(PAM)对缺血性脑卒中小鼠模型病理生理状态进行全面的早期评估。为验证光声成像检测的可行性,建立了两种具有代表性的缺血性脑卒中模型,即光化学血栓模型和大脑中动脉阻塞(MCAO)模型。

实验结果表明,该技术可以无创、快速、准确地直接在光血栓形成模型(发病后5分钟)中定位梗死区域。在MCAO模型中,即使不借助光声造影剂,也可以通过PACT成像快速观察到大脑皮层静脉扩张这一病理现象,在缺血后3分钟内间接反映梗死区周围的生理病理特征,并可长时间监测大脑皮层静脉回流受阻的进展。在功能上,可以清楚而动态地观察到两种模型梗死区的血氧饱和度(SO2)的显著变化。梗死区域SO2较正常区显著降低,进一步在功能信息上表明缺血性脑卒中的发生。此外,光声成像还可以快速、直接地观察缺血性脑卒中后是否伴随有出血性转化的发生,可指导医生采取合理的治疗方案。PACT系统采集时间不超过3分钟,每帧0.2秒,有效地克服了其他成像技术中耗时的数据采集,为患者节省了宝贵的治疗时间。

研究表明,光声成像技术可为小鼠缺血性脑卒中的诊断提供一种快速准确的方法,有利于为相关的临床前研究和缺血性脑卒中进展机制研究提供一种新的研究思路。目前,用于实验的光声成像系统的激光能量仅为1.3mJ/cm2,远低于美国国家标准协会的安全阈值(40mJ/cm2)。随着这项技术的发展,例如采用更强的激光能量、更高的超声探头灵敏度和更先进、更高效的算法,在不久的将来,将实现更深入、更精确的光声成像效果。

我院博士研究生吕静和李实为该论文的共同第一作者,聂立铭教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基金科研专项基金、福建省杰青基金、福建省科学基金等项目的支持。

原文链接: https://www.thno.org/v10p0816.htm。

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