同时评估脑血流动力学与脑组织光散射特性 在体 内 使用多光谱漫反射成像的大鼠脑成像

本实验的总体目标是可视化活体脑组织的血流动力学和光散射特性。该方法通过成像大鼠脑组织中的固有光学信号，有助于解答生物医学光学领域的关键问题。该技术的主要优势在于能够评估脑部血流动力学及皮层组织形态在时间上的特殊变化。

该技术的影响遍及各种脑部疾病模型中脑功能和活性的监测，因为这些动物模型的实验通常通过颅窗进行。因此，该方法可提供对内在光学信号的深入理解，还可应用于其他光谱成像技术。

首先将大鼠头部固定于立体定位仪框架中。麻醉后，使用电动剃毛器剃除超过预期切口位置的头部区域毛发，直至皮肤表面显露。然后使用手术刀沿头部正中线做一条长约20毫米的纵向切口。

暴露皮下结缔组织。使用锐利的刮匙去除皮下结缔组织，并将其向头部两侧拉开，以暴露颅骨。接下来，使用高速钻头在颅缝内的颅骨上钻出一个椭圆形的沟槽。

然后缓慢且均匀地挖掘沟槽内的颅骨骨质。接着，当脑血管显现后，用镊子尖端轻轻按压变薄颅骨的表面，以评估骨质的厚度和强度。随后，用镊子尖端将变薄颅骨的椭圆形边界线分段剪切。

缓慢地将变薄的颅骨从脑表面移除。最后，用生理盐水轻轻冲洗颅窗，并覆盖一块约0.1毫米厚的透明玻璃片。首先，使用导管将一个Y形管（称为连接器一）的第一个端口与另一个Y形管（称为连接器二）的第一个端口连接起来。

然后将咬口器的进气口连接到第一个管路连接器的第二个端口。接着，使用一根管路将第一个管路连接器的第三个端口连接至氧气浓度监测装置。同样地，使用一根管路将第二个管路连接器的第二个端口连接至麻醉机的出气口，并使用另一根管路将第二个管路连接器的第三个端口连接至混合气体装置的出气口。

接下来，使用管路将混合气体装置的一个进气口连接至高压 95%O₂ 5%CO₂ 气体钢瓶。同样，使用管路将混合气体装置的另一个进气口连接至高压 95%N₂ 5%CO₂ 气体钢瓶。然后通过调节混合气体装置上的旋钮，改变 O₂ 和 N₂ 的气体流速。

最后，使用氧气浓度监测装置检查并调节吸入氧分数（FiO₂）。首先将大鼠轻轻放置于载物台上，缓慢调节载物台高度，使摄像头能够聚焦于大鼠脑表面。在图像采集软件中，从文件菜单中选择“保存”命令，将图像保存为文件，并根据样本和波长命名。

然后通过旋转滤光轮来更换滤光片位置。在九个波长下依次重复图像采集。接下来关闭卤素灯光源。

使用遮蔽板阻断单色电荷耦合器件相机系统的光路。最后，从文件菜单中选择保存命令，并指定一个能够标识样品的文件名。此处显示的是活体暴露大鼠脑组织的血红蛋白浓度、氧合状态和散射功率的估计图像。

小动脉中的氧合血红蛋白浓度和局部氧饱和度高于小静脉。此处展示了在改变fio2时，大鼠暴露脑组织的光散射系数B的图像。在缺氧开始至呼吸停止期间，B值略有升高；而在缺氧开始后5分钟至30分钟期间，B值则持续下降。

一旦掌握，若操作得当，该技术可在三小时内完成。在测量光谱图像时，务必记住保持光学元件的排列。在完成该步骤后，可进一步采用其他方法（如快速多光谱成像），以探究有关光学后内在信号的更多问题。

观看本视频后，您应能够充分理解如何对活体暴露的大鼠脑组织进行血流动力学和光散射特性的可视化观察。请注意，异氟烷的使用可能存在危险，麻醉气体的流速应通过配备麻醉气体清除装置的手术环境进行控制。