Name: 用于血管研究功能成像的多光谱光声断层扫描 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-06-08T14:10:00.000+00:00
Duration: 6 min 40 s
Description: 学习使用多光谱光声断层扫描技术进行人体皮肤血管功能成像，实时评估血管状态并早期检测微血管损伤。该方法可三维可视化血红蛋白与黑色素分布，为疾病诊断和治疗监测提供重要工具。

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本研究由ALIES和COFAC（所研究技术的主要提供方）以及科学技术基金会（FCT）通过资助编号UIDB/04567/2020向CBIOS提供的经费支持。

实验方案此前已获得该校健康科学学院伦理委员会批准（EC.ECTS/P10.21）。操作过程严格遵守针对人体研究制定的良好临床实践原则13。从大学社区中选取了六名健康的志愿者作为便利样本，男女各三名（n = 3 每性别），平均年龄为 32.8 ± 11.9 岁。入选参与者需为血压正常、非吸烟者，且未服用任何药物或营养补充剂。同时记录了参与者的血压、心率和体重指数。所有参与者在研究开始前均被告知研究目的和持续时间，并签署了知情同意书。
注意：本研究使用 MSOTAcuity（见材料表）进行，下文简称为光声成像平台。
1. 采集前准备
注意：在以下实验描述中，屏幕命令以粗体显示。
<ol>
	<li>加载受试者信息：打开光声成像设备。在设备预热的同时，输入受试者信息。软件的主欢迎界面将显示在扫描概览页面。点击患者ID后输入数据（包括姓名、研究名称、个人资料以及任何相关观察记录），然后按选择完成操作。</li>
	<li>预设选择：确保设备屏幕上出现激光已就绪的提示信息。预热完成后，设备屏幕上的激光状态栏必须从激光待机变为激光已就绪。本实验方案的预设适用于血红蛋白（Hb）、氧合血红蛋白（HbO2）和黑色素。选择正确的预设后，系统将自动测试激光功率。</li>
	<li>此时，请确保屏幕上出现提示，提醒房间内的每位参与者佩戴激光防护眼镜。踩下激光（电源）开关脚踏板，等待激光功率自检。数秒后，将弹出一个显示当前激光状态及检查报告的窗口。点击窗口中可用的确定按钮关闭该窗口。 
	注意：光声成像平台采用的是Nd:YAG激光器，属于4类激光，对人眼具有高度危险性。因此，必须谨慎操作该激光器。 
	&#8203;警告：在未确保所有安全程序（包括适当的护目措施）均已到位之前，不得进行任何数据采集操作。</li>
</ol>
2. 定位与图像采集
<ol>
	<li>让受试者适应实验室环境（21 °C ± 1 °C；相对湿度40%-60%），选择一个舒适的体位以尽量减少不必要的移动。确保待扫描区域已预先清洁。 
	注：建议按照制造商的推荐，使用70%乙醇/水溶液清洁待成像区域。此外，为获得最佳图像采集效果，建议去除毛发（如适用）。</li>
	<li>探头固定与图像稳定
	<ol>
		<li>在3D杯上涂抹一层薄的超声耦合剂。图像稳定需要将3D杯保持在理想的成像位置。为感兴趣区域安装并固定可锁定的支撑臂。本研究中使用的支撑臂为自制设计，采用铝型材组件（图1）。</li>
		<li>将3D杯放置于感兴趣区域后，部分锁定稳定臂，以进行图像采集。 
		注：超声耦合剂的质量及其均匀涂抹至关重要；气泡的存在可能影响图像清晰度。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在检查菜单选项卡中，使用闭塞后反应性充血（PORH）操作进行动态条件下的图像采集。
	<ol>
		<li>采集基线对照扫描图像。在血压袖带未充气状态下找到合适的成像视野后，牢固锁定3D杯定位臂。</li>
		<li>对成像部位施加最小压力，因为较高的压力可能影响读数准确性。按下制造商预设的默认按钮Hb, HbO2, 和黑色素，以同时测量Hb、HbO2和黑色素的发色团。 
		警告：操作过程中必须佩戴合适的安全护目镜以保护眼睛。 
		注：皮肤光型IV至VI型（深色皮肤）容易出现误读，需采集基线对照图像用于后续处理。在激光激活期间使用安全护目镜时，人眼仅能识别黄色和蓝色。颜色可在图像处理阶段进行调整。</li>
		<li>选择用于基线图像采集的解剖区域。出于探索性目的，推荐选择前臂掌侧。通过踩下激光脚踏开关开始操作。 
		注：触摸屏上标有查看 （黄色）的按钮，按下后可在屏幕上显示实时图像。图像稳定性状态以触摸屏中央的灰色条显示，表示3D探头的稳定性。
		<ol>
			<li>当图像稳定性达到最佳时，按下触摸屏上的快照 按钮，获取该区域的静态图像。每次扫描将在2秒的采集时间内，针对预设中定义的每个波长，在150 mm的声学深度下采集10-12帧图像。此次基线扫描共包含30-36帧图像。 
			注：每种检测到的发色团（Hb、HbO2和黑色素）各采集10帧图像，最大成像深度为15 mm。</li>
			<li>继续踩下激光脚踏开关以进行连续视频采集，并注意触摸屏上的查看 按钮（黄色）。待图像稳定后，按下录制 （蓝色）按钮开始实时图像录制。</li>
			<li>按下停止按钮（黑色）结束录制。光声成像平台将停止录制，并自动将视频转为预览模式。</li>
		</ol>
		</li>
		<li>动态测量（PORH示意图）：将压力袖带调整至患者肘部上方的上臂位置，以演示该操作。将袖带充气至高于收缩压的压力（约200 mmHg），然后按照步骤2.3.1至2.3.3.1采集受压状态下的血管图像。</li>
		<li>为采集评估压力释放对成像血管影响的视频，在执行步骤2.3.3.2的同时打开压力释放阀。与之前相同，持续关注屏幕上的实时图像。 
		注：执行此操作时，应维持高于收缩压的压力1-5分钟；需注意该压力可能在患者中引起不同程度的耐受性和不适感。实验过程中应谨慎管理这一方面。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 图像分析方案
<ol>
	<li>将记录的扫描数据复制到选定的专用文件夹中，以便在另一台计算机工作站上使用制造商专用的分析软件进行备份和进一步分析。每次扫描均按采集时间存储，并由程序在研究文件夹中按连续编号排序。 
	注意：强烈建议备份一份数据副本。虽然可以直接使用记录的原始数据，但不推荐这样做，因为硬盘一旦发生故障，可能会损坏原始数据。</li>
	<li>在工作站计算机上打开分析程序。选择程序 菜单 &#62; 开放研究 导入文件并访问备份扫描。打开研究项目并滚动至底部&#160;文件夹（含已记录的扫描文件）以查找扩展名为 .NOD 的文件。该软件仅识别此文件类型以打开研究项目。 
	注意：.NOD 文件会根据每项研究的序号自动命名，文件名中不包含任何患者信息。</li>
	<li>进行图像重建时，通过打开软件访问图像分析模块 菜单 &#62; 高级处理.
	<ol>
		<li>确保程序工作流程选项卡在顶部菜单栏中可见（显示为黑色）补充图1): 菜单; 扫描概述; 重建; 光通量校正; 光谱解混; 可视化 &amp;#38; 分析分析过程中，任何已激活的工作流程选项卡将显示为蓝色。 
		注意：如果 高级处理 未打开时，软件仅显示 扫描概述 和 可视化 &amp;#38; 分析.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>重建图像 通过 的 重建 软件的标签页。在主程序菜单的左侧选择要重建的扫描图像。已加载&#160;扫描结果显示在屏幕右侧。保留默认的六个光声发射波长（700、730、760、800、850 和 900 nm），因为这些波长包含了 HbO 的最大光声信号。2 在900 nm处用于Hb，在760 nm处用于血红蛋白，在700 nm处用于黑色素。
	<ol>
		<li>使用右侧的图标执行扫描重建。按照程序工作流程进行选择 扫描 预设和 视野 （分辨率）。信息显示在主屏幕的左上角。调节声速以调整扫描焦点（补充图2）。该 重建 面板还显示了每次采集扫描的帧数，并允许选择需要分析的重复次数（如有必要）。 
		注意：每次扫描均以默认声速 -90 加载，用户应根据需要进行调整。声速也可通过自动聚焦功能（AF）自动调节。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>按下按钮 重建扫描 在屏幕顶部点击以进入扫描重建。此时将出现一个临时仪表盘，显示提示信息 工作流程处理该面板也可从 菜单 &#62; 处理状态完成重建后，必须进行图像后处理分析 光通量校正.</li>
	<li>激活 光通量校正 仪表板菜单中重建图像的。必须加载重建图像以进行通量校正。这些图像在每个扫描编号旁带有标记。加载的文件将立即显示在屏幕右侧 精选重建激活 光通量校正 通过与屏幕右侧的图标交互（补充图3）。推动 保存光通量校正 以推进。</li>
	<li>保存荧光校正后，对已获取的预设（Hb, HbO）进行光谱解混2，以及黑色素）。选择 光谱解混 选项卡以打开列表 精选重建 用于光谱解混。所选研究的每次扫描列表将连同先前图像处理步骤的历史记录一并显示。</li>
	<li>加载先前保存的注量校正文件。加载的扫描结果将立即显示在屏幕右侧 精选重建 (补充图4)。通过点击屏幕右侧的图标来激活光谱解混功能。
	<ol>
		<li>观察需要解混的波长。在重建步骤（步骤 3.4）中使用的全部六个光声发射波长（700、730、760、800、850 和 900 nm）将被自动选中用于光谱解混。编辑需要处理的光谱（例如：光谱：Hb、HbO）2，以及使用以下方法提取黑色素） XYZ 如有需要，可添加图标。</li>
		<li>确认调整后的参数后，单击 开始光谱解混 光谱解混开始进行。此时会出现一个处理进度菜单栏，显示操作的进展情况。 
		注意：在光谱解混过程中可进行多种参数调整，并存在多种解混方法。本方案中， 线性回归 该方法被用作解混血红蛋白（Hb）和氧合血红蛋白（HbO）的标准2和黑色素。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>获取 可视化与分析 点击已激活的扫描项，以显示在步骤 1.1 中输入的所有受试者信息和备注补充图5). 
	注意：可并行显示多个扫描结果。
	<ol>
		<li>推入 + 按钮以创建多扫描分析。在此窗口中，引入多扫描视图并按下 保存 按钮。保存视图名称后，将显示一个新仪表板，其中包含正在分析的研究的所有扫描图像。</li>
		<li>选择每个需要的扫描项目 添加 （每个）添加到已保存的 分析视图. 在左上角图标处添加额外的扫描图像，它们将自动显示在 分析视图.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在分析界面中，设置合适的颜色查找表，以准备进行图像分析。点击 更多图像控制选项 在顶部菜单栏中并激活 最大强度投影 通过点击图像显示界面右下角（位于2D+图像显示旁）的图标，为各图层分配颜色。</li>
	<li>选择 更多 同时编辑所有通道的颜色。此菜单显示所有未混合的发色团，并允许选择多个图层进行显示。 
	注意：将鼠标悬停在软件图标上时，会以灰色显示其名称，如方案中所示。</li>
	<li>使用屏幕左下角提供的工具调整每个图层的颜色强度。 
	&#8203;注意：通常对每个通道使用最小/最大值插值进行调整可获得良好效果。</li>
</ol>
4. 感兴趣区域（ROI）分析
注意：进行数据分析时，必须选择感兴趣区域（ROI）。
<ol>
	<li>确定要分析的感兴趣区域（ROI）。在XY图像中使用菜单栏内的可用形状围绕该ROI，同时在XZ和YZ轴的正交视图中追踪相同的ROI（补充图6）。 
	注意：当前的ROI分析使用了多边形形状。
	<ol>
		<li>在剩余的XZ和YZ轴中跟随ROI的形状（见图2），并利用添加插值和移除子区域功能放置多个多边形图层。在定义或选择所需ROI后，可对数据进行绘图。</li>
		<li>点击将感兴趣区域导入量化图标，观察屏幕右侧显示的所选ROI的多光谱成分图形细节。</li>
		<li>通过点击ROI数据图形视图底部的Excel图标导出ROI数据。所有区域的完整数据包将作为整体导出至电子表格，用于后续分析。图3展示了某一位受试者的数据，该受试者接受了200 mmHg压力袖带加压，并将其血管结构与0 mmHg静息状态下的血管结构进行了对比分析。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>通过执行4.1–4.1.3步骤，同时量化多个ROI对象。</li>
	<li>从同一菜单中以TIFF文件格式导出图像，图像包含所有嵌入的数据及内置的ROI轮廓（图2）。</li>
</ol>

<ol><li>Iskander-Rizk, S., vander Steen, A. F. W., van Soest, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+imaging+for+guidance+of+interventions+in+cardiovascular+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic imaging for guidance of interventions in cardiovascular medicine.</a> Physics in Medicine and Biology. 64 (16), (2019).</li>
<li>Cakmak, H. A., Demir, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MicroRNA+and+cardiovascular+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Balkan+Medical+Journal%22%5BJournal%5D)">MicroRNA and cardiovascular diseases.</a> Balkan Medical Journal. 37 (2), 60-71 (2020).</li>
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<li>Yang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+ultrasound+priors+in+optoacoustic+reconstruction%3A+Improving+clinical+vascular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Soft ultrasound priors in optoacoustic reconstruction: Improving clinical vascular imaging.</a> Photoacoustics. 19, 100172(2020).</li>
<li>Dean-Ben, X. L., Gottschalk, S., Mc Larney, B., Shoham, S., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+optoacoustic+methods+for+multiscale+imaging+of+in+vivo+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Advanced optoacoustic methods for multiscale imaging of in vivo dynamics.</a> Chemical Society Reviews. 46 (8), 2158-2198 (2017).</li>
<li>World Medical Association. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((World+Medical+Association+Declaration+of+Helsinki%3A+ethical+principles+for+medical+research+involving+human+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22JAMA%22%5BJournal%5D)">World Medical Association Declaration of Helsinki: ethical principles for medical research involving human subjects.</a> JAMA. 310 (20), 2191-2194 (2013).</li>
</ol>

作者声明无利益冲突。

本方案重点介绍操作这种新型光声成像仪器所需的实用步骤，从实现三维杯状探头稳定所必需的受试者与探头的适当定位，到图像采集、感兴趣区域（ROI）选择，以及图像重建与分析。
所提出的实验方法，采用 &#34;瞬时的&#34; 结合动态条件下获得的图像， acquisitions 展示了该仪器在获取信息方面的优势与实用性 体内 人类血管生理学。如图所示，在最大达15 mm的体积内采集的声学图像分辨率为150 µm3 是其他断层扫描技术无法比拟的。
需要注意以下几点：（i）探头稳定对图像采集至关重要；使用灵活且稳固的探头架可明显改善图像采集效果；（ii）正确识别血管结构；可利用表皮-真皮交界处的黑色素等超声影像学参考标志，作为识别皮肤上层血管丛的标记；（iii）通过设备制造商提供的重建软件进行功能图像分析。
对感兴趣区域（ROI）数据的高级分析和图像导出需要深入理解专用软件及所开发的算法。当前的光声成像仪器能够重建15 mm的三维体积<sup...

心血管疾病长期位居全球死亡原因的前列，给任何卫生系统都带来了巨大负担1,2。技术进步极大地推动了我们对心脏和血管基本病理生理机制的理解，提供了更精确的诊断工具，实现了疾病的早期检测和更有效的管理。成像技术不仅能够评估心脏和主要血管的功能，还能在更微观的层面量化毛细血管密度、局部灌注和容积，以及内皮功能障碍等特征。这些技术首次为血管生物学提供了具有直接临床应用价值的定量研究视角。毛细血管密度的变化、局部灌注减少或闭塞通常提示缺血状态，这也解释了成像技术日益重要的作用，使其成为心血管研究与临床实践中不可或缺的工具3,4,5。
近年来，功能成像技术在技术创新方面持续引领发展，其中超声（US）、近红外光谱（NIRS）、正电子发射断层扫描（PET）、计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）是一些广为人知的代表。然而，多种因素限制了这些技术的应用，包括成本、患者安全性（以及舒适性）、图像对比度和分辨率6,7。光声断层成像（OT）最近成为基于光学的血管研究的一个新方向。该技术基于检测组织在受到超短激光脉冲作用后因热弹性膨胀而产生的超声波，这一原理已为人所知一段时间6,8。这种热量产生与组织膨胀的物理反应会激发出声信号，并由超声换能器检测。利用从可见光到近红外波段的光脉冲，以及不存在声学背景信号的特点，有助于提高成像的分辨率和深度。所检测到的对比度主要来源于组织中最重要的生色团（如血红蛋白或黑色素）。与其他技术相比，OT具有以下优势：（1）无需外源性造影剂（可实现无标记成像）；（2）相比超声成像，具有更高的对比度和分辨率，且伪影更少；（3）成本更低，数据采集速度更快，操作更简便6,9,10,11。
多光谱光声断层成像（MSOT）属于最新一代的光声成像设备。该系统采用由Nd:YAG激光器泵浦的可调谐光学参量振荡器（OPO），提供激发脉冲，并在680 nm至980 nm波长范围内以高达50 Hz的重复频率发射高频超声激发脉冲，通过时间分辨信号采集三维图像12。该光声成像平台可对不同生色团进行深度量化（最深可达15 mm）。氧合血红蛋白（HbO2）、脱氧血红蛋白（Hb）和黑色素等变量易于获取。其他感兴趣的变量，如最大氧合血红蛋白（Max HbO2）和最大脱氧血红蛋白（Max Hb），也可获得。制造商软件中的重建算法可进一步计算血管密度（µVu）、单元间平均距离（ζAd）和毛细血管体积（mm3）等参数。
本研究探讨了该新系统的关键操作特性，以更好地理解其在心血管临床前研究中的实际应用和潜在用途。&#160;

<table><tbody><tr><td>袖带</td><td>PIC</td><td>107001</td><td></td></tr><tr><td>手术巾</td><td>Pajunk</td><td>021151-1501</td><td></td></tr><tr><td>70% 乙醇</td><td>Sigma Aldrich</td><td>EX0281</td><td></td></tr><tr><td>护目镜</td><td>Univet</td><td>559G.00.00.201</td><td></td></tr><tr><td>吸水纸</td><td>Amoos</td><td>5601856202331.00</td><td></td></tr><tr><td>多光谱光声断层扫描仪</td><td>iThera</td><td>MSOTAcuity</td><td></td></tr><tr><td>稳定臂</td><td>ITEM</td><td></td><td>自行设计并组装</td></tr><tr><td>超声耦合剂</td><td>Parker Laboratories</td><td>308</td><td></td></tr><tr><td>脱毛膏</td><td>Veet</td><td>kkdg08hagd</td><td></td></tr></tbody></table>

用于血管研究中功能成像的多光谱光声断层扫描技术

Multispectral Optoacoustic Tomography for Functional Imaging in Vascular Research

微循环功能障碍已在多种疾病过程中被认识，这也推动了血管研究领域内这一主题的日益发展。近年来，活体成像系统的开发在基础与临床研究中引领了（分析技术）的进步方向，其目标是创建能够提供具有临床意义和应用价值的实时、可量化终点的新仪器。目前已有近红外光谱（NIRS）、正电子发射断层扫描（PET）、计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）等多种技术可供使用，但成本高、图像分辨率有限以及对比度不足仍是公认的技术挑战。光声断层成像（OT）为血管功能成像提供了新的视角，它结合了先进的光学吸收特性与空间分辨能力（从微米级光学分辨率到毫米级声学分辨率），并具备一定的组织穿透深度。在本研究中，我们评估了多光谱光声断层成像（MSOT）在功能成像中的适用性。该系统采用由Nd:YAG激光器泵浦的可调谐光学参量振荡器（OPO），提供激发脉冲，并通过三维探头在680 nm至980 nm波长范围内进行检测。通过基于特定生色团响应的专用算法（由制造商软件提供）对采集的人体前臂图像进行重建。该系统可用于测量最大氧合血红蛋白（Max HbO2）、最大脱氧血红蛋白（Max Hb）、总血红蛋白（HbT）、平均氧饱和度（mSO2）、血管密度（µVu）、单位间平均距离（ζAd）以及毛细血管血容量（mm3）。本OT系统展现出良好的应用潜力。随着软件的持续开发，该成像系统的实用性必将进一步提升。

光学声成像提供的数据可在后处理的导出图像（图2）和绘图数据（图3）中进行分析。本研究旨在介绍光学声功能成像的操作，并探索其在更为常见的血管研究中的应用。为此，我们比较了在静息状态下以及在主要供血动脉施加200 mmHg阻塞后所获取的图像（图2）。这些观察结果可在对感兴趣区域（ROI）进行分析和导出后进行量化。在XY平面上，可观察到黑色素信号高于YZ和XZ平面，这表明了表皮的边界。对肱动脉（上臂）进行阻塞后，在OT探头放置位置前方的血管（前臂掌侧）出现一定程度的血液淤滞。因此，我们在XY、YZ和XZ轴向上均检测到总体信号增强，表现为脱氧血红蛋白（Hb）的蓝色和氧合血红蛋白（HbO2）的红色增强。在袖带持续维持200 mmHg压力期间，可在XY平面上追踪血液淤滞情况。YZ和XZ轴向显示，与正常灌注状态（无阻塞）相比，由于上方的阻塞导致血容量增加，该变化由品红色遮罩区域突出显示。
对同一微...

本方案描述了多光谱光声成像的获取方法 体内 人类皮肤血管系统。其中包括血红蛋白和黑色素的定量分析，这两种物质被视为功能分析中感兴趣的发色团。

微循环障碍已在多种疾病过程中被确认，这凸显了血管研究领域内这一日益重要的主题。近年来，……

该方案利用光声技术，能够通过功能成像实时评估患者的血管状况。我们还可以探索在静态或动态条件下采集的三维图像扫描。这种技术方法具有巨大的应用潜力，将影响众多与健康相关的领域。该系统可对不同深度的皮肤血管结构进行活体可视化观察。这意味着我们可以同时观察到浅层和深层的皮肤血管丛，尽管这需要操作者具备一定的重复操作经验。通过详细且真正具备功能性的成像，可实现对微血管功能障碍的早期检测与特征分析，并可将其整合为一种诊断工具或随访方案，用于评估疾病的进展和/或治疗效果。要加载受试者信息，请首先开启光声成像设备。在设备预热的同时，向受试者介绍相关信息。软件的主欢迎窗口将显示扫描概览界面。点击患者编号后输入数据，然后按“选择”完成操作。通过检查设备屏幕确认激光器已准备就绪。经过预热时间后，设备屏幕上的激光状态栏必须从激光待机状态发生变化。在检查界面中选择光声成像预设，包括血红蛋白、氧合血红蛋白和黑色素。按下激光开关脚踏板，等待激光功率自检。数秒后，将出现一个显示当前激光状态及检查报告的窗口，通过点击窗口中可用的“确定”按钮关闭该窗口。让受试者适应实验室环境，选择一个舒适的体位以尽量减少不必要的移动。确保待扫描区域已预先清洁。在三维探头杯上涂抹一层薄薄的超声耦合剂。通过将三维探头杯固定在志愿者前臂的所需成像位置，以实现图像稳定。将3D杯置于感兴趣区域后，部分锁定稳定臂锁以进行图像采集。选择解剖区域以获取基线图像。出于探索性目的，建议选择前臂掌侧。对成像部位施加最小压力，以确保能够准确获取较高的压力读数。当图像稳定性达到最佳时，按下触摸屏上的“Snapshot”按钮捕获该区域的图像。获取基线对照扫描。为了观察缺血后反应性充血现象，需要在志愿者上臂预定的肱部位置放置未充气的血压袖带，并记录一段基线数据。完成前述步骤后，按住激光脚踏开关以进行连续视频采集，同时注意触摸屏上的“View”按钮，稳定的图像将随之出现。按下“录制”以开始实时图像记录。需要进行动态测量以观察缺血后反应性充血操作。用高于收缩压的压力充盈袖带，然后在压力下获取血管图像。为了获取视频以评估减压对成像血管的影响，在采集视频的同时打开减压阀。观察屏幕上的实时图像，通过按下停止按钮结束录制。光声成像平台将停止记录并自动将视频转为预览模式。在XY平面中，黑色素信号也可在YZ和XZ平面中观察到，表明表皮边界。OT探头可观察到肱动脉阻塞引起较大血管中出现一定程度的淤血。因此，我们检测到还原血红蛋白和氧化血红蛋白的整体信号增加，表现为XY、YZ和XZ轴上蓝色和红色颜色的增强。黑色素信号在肢体缺血后反应性充血成像过程中保持恒定，证实了光谱分离的准确性；而记录的氧合血红蛋白和血红蛋白信号则随袖带压力随时间变化而发生改变。正确操作3D探头对于获得高质量图像至关重要。熟练掌握探头的操作对于正确获取和分析数据至关重要。在此，我们演示如何在静态和动态条件下使用该系统。本例中，我们采用了缺血后反应性充血操作，这是一种用于探究局部适应性机制的经典刺激方法。我们可以采用相同的策略，通过不同的定位方式，在其他身体部位进行测量，并当然可以施加其他挑战性条件。已建立的方法学，如激光多普勒遥测或光电容积描记法，尽管非常有用，但均为单点测量，仅能提供与灌注部分相关且有限的非特异性信息。而该系统所获得的功能信息，在感兴趣区域的深度和变量提供方面，是不可比拟的。此处的测量以非侵入性方式在活体中实时进行。该技术在具有临床应用价值的研究与诊断领域具有巨大潜力。

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Research

科研

JoVE Journal

Bioengineering

生物工程

用于血管研究功能成像的多光谱光声断层扫描

开发了一种双模成像系统，用于无接触评估皮肤组织氧合和血管功能。...

双模态成像技术用于皮肤组织氧合与血管功能检测

光学分辨率光声显微成像（OR-PAM）是一种能够成像光学吸收对比度的新兴技术 体内 以细胞级分辨率和高灵敏度进行成像。本文提供了光声显微镜（OR-PAM）实验操作的可视化指南，包括系统配置、系统校准、典型实验流程 体内...

三维光学分辨率光声显微成像

光声眼科成像（PAOM）是一种基于光学吸收的成像技术，可为当前可用的眼科成像技术提供互补的视网膜评估。我们报道了将PAOM与谱域光学相干断层扫描（SD-OCT）结合，用于大鼠视网膜的同步多模态成像。...

集成光声眼底显微术与谱域光学相干断层扫描

本文提供了使用新开发的手持式光声（光电声）系统进行三维功能和分子实时成像的实验方案的详细描述。该系统展现出的强大性能和多功能性，可能为光声技术在临床前研究和临床实践中的应用开辟新的领域。...

通用手持式三维光声成像探头用于深部组织人体血管造影及实时功能学临床前研究

本研究介绍了一种在大鼠脑部进行无创高频超声和光声成像的新方案，通过将信号引导至动物颅骨上天然存在的颅骨孔，有效可视化深层皮层下区域及其血管模式。...

无创性高频超声与光声大鼠深部脑组织成像：实质、血管与代谢联合检测

一种可切换的声学分辨率（AR）与光学分辨率（OR）光声显微成像系统（AR-OR-PAM），能够在同一样品上实现浅层组织的高分辨率成像和深层组织的低分辨率成像 体内...

可切换的声学与光学分辨率光声显微镜 在体 内 小动物血液血管成像

本文介绍了一种利用新型多模态成像平台获取大视野（FOV）三维（3D）荧光与光学相干断层扫描（OCT）视网膜图像的实验方案。我们将阐述系统配置、对准方法及操作流程。 在体 将演示成像过程，并提供代表性结果。...

通过斜扫激光检眼镜（oSLO）与光学相干断层扫描（OCT）实现多模态容积式视网膜成像

设计了一种双光束扫描光声成像仪，该成像仪集成了宽场成像和实时成像功能。...

用于血管成像的双光栅扫描光声小动物成像仪

本研究展示了一种基于多模态超声成像平台的无创成像技术，用于缺血性脑卒中的成像。该系统可通过光声成像量化脑组织的血氧水平，并通过声学血管造影评估脑部灌注损伤情况。...

集成光声、超声和血管造影断层成像（PAUSAT）用于缺血性卒中全脑无创成像

本文介绍了一种用于评估癌症和伤口愈合的临床前模型的氧敏感动态对比增强光声成像（OS-DCE OAI）方案。OS OAI 可对氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白进行成像，从而绘制组织氧合图；DCE-OAI...

利用OS-DCE OAI在癌症和伤口愈合的临床前模型中评估氧合与血管灌注

学习使用多光谱光声断层扫描技术进行人体皮肤血管功能成像，实时评估血管状态并早期检测微血管损伤。该方法可三维可视化血红蛋白与黑色素分布，为疾病诊断和治疗监测提供重要工具。

用于血管研究中功能成像的多光谱光声断层扫描技术

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