近紅外熒光與激光散斑血流成像在腦血管研究的應(yīng)用

研究背景與技術(shù)挑戰(zhàn)
在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究中，腦血管疾病的早期診斷和治療一直是備受關(guān)注的焦點(diǎn)領(lǐng)域。傳統(tǒng)成像技術(shù)如磁共振成像（MRI）、X射線和超聲成像等，在分辨率和功能檢測(cè)方面存在一定的局限性。深圳大學(xué)團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)前沿研究成果，將近紅外熒光（NIR）和激光散斑血流成像（LSCI）與光學(xué)組織透明（OTC）技術(shù)相結(jié)合，為腦血管成像帶來(lái)了新的曙光。

技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用
雙模式成像系統(tǒng)：近紅外熒光與激光散斑血流成像聯(lián)用
該研究構(gòu)建了一個(gè)功能強(qiáng)大的雙模式成像系統(tǒng)，其中808nm激光用于激發(fā)熒光成像，1064nm激光則用于激光散斑血流成像（LSCI），而690nm激光則為光動(dòng)力治療（PDT）開(kāi)辟了道路。這一系統(tǒng)通過(guò)高分辨率、高靈敏度的近紅外熒光成像以及非侵入性的激光散斑成像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生物結(jié)構(gòu)和功能的精準(zhǔn)觀測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)這種雙重成像能力，研究人員精心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的各個(gè)組件，確保每種激光都能在其特定波長(zhǎng)下提供穩(wěn)定且有效的光源，從而最大化成像效果。

納米制劑的應(yīng)用
為了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的成像引導(dǎo)治療，研究人員合成了一種包含近紅外熒光染料ICG和光敏劑BPD的脂質(zhì)體納米制劑（LBI）。ICG在808nm激光的激發(fā)下發(fā)射出強(qiáng)烈的熒光信號(hào)，而B(niǎo)PD則在690nm激光照射下激活，產(chǎn)生單線態(tài)氧，引發(fā)光動(dòng)力反應(yīng)，從而對(duì)病變血管進(jìn)行精準(zhǔn)打擊。LBI不僅能夠作為成像探針，還能作為一種治療載體，使得研究者能夠在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)完成成像和治療任務(wù)，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率和準(zhǔn)確性。

典型應(yīng)用案例
成像互補(bǔ)性的有力驗(yàn)證
在成像實(shí)驗(yàn)中，熒光成像能夠捕捉到LBI的分布蹤跡，無(wú)論是在血管的主干道還是微小的分支血管中，都能清晰地顯示其存在。這使得研究人員可以根據(jù)熒光信號(hào)的強(qiáng)度和分布范圍，準(zhǔn)確地評(píng)估血管的體積和濃度情況。而激光散斑血流成像（LSCI）則敏銳地感知到顆粒運(yùn)動(dòng)所引起的散斑圖案變化，兩者互補(bǔ)，提供了血管結(jié)構(gòu)和血流狀態(tài)的豐富信息。例如，在某些區(qū)域，熒光信號(hào)強(qiáng)度相似，但激光散斑血流成像（LSCI）卻揭示出了血流速度的巨大差異；而在另一些區(qū)域，雖然血管在熒光成像中清晰可見(jiàn)，但由于血流速度過(guò)慢，在激光散斑血流成像（LSCI）中卻難以分辨。這種互補(bǔ)性為全面研究血管的結(jié)構(gòu)和功能提供了更為豐富和準(zhǔn)確的信息。

24小時(shí)后再次進(jìn)行成像觀察，明場(chǎng)成像未發(fā)現(xiàn)明顯變化，但NIR熒光成像顯示循環(huán)中的LBI近紅外熒光信號(hào)幾乎完全消失，這意味著大多數(shù)納米脂質(zhì)體已經(jīng)從血液中清除，只有極少數(shù)附著在血管壁上。而LSCI成像則顯示出先前因血管損傷而阻塞的血管出現(xiàn)了恢復(fù)跡象。這一結(jié)果得益于對(duì)激光照射劑量的精確控制，因?yàn)檫^(guò)高的照射劑量可能會(huì)導(dǎo)致不可逆的血管損傷和LBI在目標(biāo)區(qū)域的阻塞。通過(guò)比較不同時(shí)間點(diǎn)的LSCI圖像，還可以觀察到視野內(nèi)現(xiàn)有血管的血流速度有所增加，并且出現(xiàn)了新的毛細(xì)血管。

深遠(yuǎn)意義與未來(lái)展望
這項(xiàng)成果不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)腦血管損傷的精準(zhǔn)誘導(dǎo)和全程有效的監(jiān)測(cè)，還為癌癥和其他疾病的血管光動(dòng)力治療開(kāi)辟了一條全新的、精準(zhǔn)的成像引導(dǎo)之路。它有望推動(dòng)腦血管疾病治療的發(fā)展，提供早期精準(zhǔn)診斷和微創(chuàng)治療的可能性，大大減輕患者的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。此外，該技術(shù)還在腫瘤治療領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大潛力，可能催生出更加高效、安全的聯(lián)合治療方案，為癌癥患者帶來(lái)新的希望之光。

doi: 10.1364/BOE.513820.