激光散斑法捕捉微血管中的血流

      新加坡国立大学的研究人员提出了一种共焦激光散斑自相关方法，用于对微血管系统中的动态流动进行成像。该技术无需标记，能够在微观水平上对血流进行实时和定量成像。

      该系统具有共焦荧光显微镜的许多特征；与共焦荧光显微镜一样，它能够从厚组织样本中获得高质量、详细的流动图像。研究人员描述的方法不需要荧光标记或任何其他样品制备程序。相反，对比度机制是内在的，基于流动血细胞引起的光学相位变化，可以转换成随机的光强度波动。

使用 LS-LSAI 从鸡胚获得的血流速度图像。(a)整个图像堆栈的平均血流速度图。(b)流速达到最大值的0.48 s时的瞬时血流图像。(c)流速达到最小值时1.08 s的瞬时血流图像。(d) (A)中白色虚线框区域的放大图。(e) 在不同时间点沿 (d) 中的绿线截取的横截面流速分布。(f) (a) 中蓝色和绿色方块表示的区域上空间平均血流的时间过程。

      当用激光束照射组织样本时，获取的图像通常包含随机的强度波动，即所谓的激光散斑。共焦激光散斑成像装置在线扫描共焦显微镜的顶部实现，其在样品上形成照明线。线照相机被定位成选择性地捕获来自被照射线的散斑信号，并有效地避免了离焦光。因为离焦光可以使传统激光散斑成像技术中对比度和分辨率严重降低。

      通过快速扫描样本表面上的照明线，可以以超过200 fps的速度获取二维原始散斑图像。逐像素执行散斑图像的时间序列分析——一种在处理后的图像中保留空间分辨率的策略。

      自相关和斑点对比度计算都是将斑点导出参数与局部血流速度联系起来的常用分析模式。

      然而，共焦的结合 显微镜 学 基于自相关的散斑分析，称为线扫描激光散斑自相关成像(LSAI)，具有显著的优势。小动物成像实验使研究人员能够证明LSAI能够量化单个像素的局部流速，这些像素明显小于毛细血管的典型直径。此外，LSAI足够快，可以在相同的微观水平上捕捉视频速率的流速变化。

      共焦激光斑点成像的一个直接且重要的应用是绘制和量化微血管中的动态血流，微血管是器官组织中最小的血管，包括末端小动脉、后动脉、毛细血管和小静脉。分析微血管系统或微循环中的血液循环是分析和理解多种人类疾病的病理生理学和发病机理的基础。

      具有足够高时间分辨率和空间分辨率的实验工具非常适合体内可视化，更重要的是，定量测量微脉管系统中的时间依赖性血流图，以进行进一步的临床和临床前研究。

      研究人员认为，该设备可以成为微循环研究以及临床诊断的标准成像工具。

      该项研究发表在 Opto-Electronic Advances ( www.doi.org/10.29026/oea.2022.210045 ).