活體成像技術(shù)在腦缺血研究中的應(yīng)用

活體成像技術(shù)在腦缺血研究中的應(yīng)用

腦血管疾病已經(jīng)成為全世界危害人類健康的一種重要疾病。利用動(dòng)物腦缺血及缺血再灌注模型來模擬人類腦血管疾病并對之進(jìn)行研究,是當(dāng)前神經(jīng)科學(xué)的常用研究手段。腦缺血發(fā)生后，會(huì)伴隨著新生血管的形成，如何檢測新生血管的血流，以及腦缺血程度的評估也是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)用于人類缺血性損傷的診斷，如磁共振成像（MRI）、計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）等檢驗(yàn)技術(shù)因其應(yīng)用成本高、適用性低等局限性，很少被用于動(dòng)物腦缺血模型的評估。

活體成像技術(shù)利用近紅外波長范圍激發(fā)的熒光探針——吲哚氰綠（ICG），可對小動(dòng)物腦缺血再灌注后腦部血管的血流情況、梗死面積等指標(biāo)進(jìn)行評估。韓國慶熙大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Hye-Min Kang等研究人員利用VISQUE活體成像系統(tǒng)評估了小鼠腦缺血損傷模型中腦膜血管變化、梗死面積、梗死區(qū)血流量等指標(biāo)的變化情況，從而對腦損傷后的功能恢復(fù)有了更直觀的認(rèn)識。

首先，研究人員利用C57 BL/6小鼠構(gòu)建了PIO（腦缺血手術(shù)）模型，同時(shí)按照0.001 mg/g體重的劑量尾靜脈給予ICG制劑，從PIO手術(shù)前到術(shù)后30天，在實(shí)時(shí)拍攝模式下觀察了腦部相關(guān)區(qū)域動(dòng)脈、靜脈及靜脈竇的動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)成像。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：腦部相關(guān)區(qū)域的血管功能PIO術(shù)后1天后受到嚴(yán)重?fù)p害，5天后血流信號逐漸改善，到30天后腦部血液循環(huán)基本達(dá)到正常（圖一）。

圖一：ICG模式實(shí)時(shí)成像（Time-series）及脈管彩色成像

接下來，研究人員進(jìn)一步對受損腦區(qū)的梗死面積進(jìn)行了檢測，利用VISQUE活體成像中動(dòng)力學(xué)分析軟件CleVue觀察了I_max的變化趨勢。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與TTC染色（腦缺血損傷常用的指標(biāo)）結(jié)果高度一致（圖二），這也側(cè)面印證了VISQUE活體成像結(jié)果的準(zhǔn)確度。

圖二：腦部梗死區(qū)域活體成像及TTC染色成像

最后，作者對腦部缺血區(qū)域的血流指數(shù)（BFI）、血流平均時(shí)間（MTT）進(jìn)行了分析（圖三）。結(jié)果都表明：PIO術(shù)后1天，相關(guān)區(qū)域血液循環(huán)顯著受損，到30天后血管功能得到了明顯的恢復(fù)。

圖三：PIO術(shù)后恢復(fù)過程中BFI、MTT參數(shù)比較

目前的研究表明，VISQUE活體成像系統(tǒng)在ICG模式下通過實(shí)時(shí)成像可以觀察腦缺血后生理恢復(fù)。此外，該圖像分析方法還可評估腦損傷相關(guān)藥物的藥效評價(jià)。由此可以預(yù)見，在腦缺血、卒中等腦部相關(guān)疾病的臨床前研究中，VISQUE活體成像系統(tǒng)必將成為一項(xiàng)不可或缺的科研檢測手段。

參考文獻(xiàn)：

Kang, H.M., I. Sohn, and C. Park, Use of indocyanine green for optical analysis of cortical infarcts in photothrombotic ischemic brains. J Neurosci Methods, 2015. 248: p. 46-50.