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(xiàn)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(huán)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(yǎng)物質，同時還排出對人體有害的代謝產(chǎn)物，是人體的內環(huán)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(huán)，否則就會出現(xiàn)相應器官的病變；若微循環(huán)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(xiàn)疾病和衰老等。臨床上通過監(jiān)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(jiān)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(fā)等方面都具有重要的意義。

目前，監(jiān)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(jiān)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(qū)和暗區(qū)），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(fā)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(jiān)測區(qū)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(jiān)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(huán)改變的規(guī)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(fā)提供依據(jù)；

（3）監(jiān)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(jiān)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(huán)血流和淋巴流進行監(jiān)測，觀察微循環(huán)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(huán)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(qū)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(tǒng)，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(yōu)勢，為生命科學基礎研究及臨床醫(yī)療提供了一種實時動態(tài)血流監(jiān)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(jù)。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(xiàn)了科研人員及醫(yī)療實時觀察微血管的血流分布狀態(tài)及血流數(shù)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(tài)下（656x494像素）可以達到60幀/秒。
• 高空間分辨率：常規(guī)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(jù)。
• 動態(tài)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(shù)據(jù)輸出：血流圖像的原始數(shù)據(jù)、標準圖像和視頻，血管管徑的數(shù)據(jù)。

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(tài)分布及側支循環(huán)的顯現(xiàn)

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

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(xiàn)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(tài)。

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.