神經(jīng)科學研究中利用激光多普勒與激光散斑成像精準捕捉微循環(huán)的變化
作者：吉安得爾市場團隊
在神經(jīng)科學領域，微循環(huán)的變化往往是疾病發(fā)生的早期信號。2022 年，一項發(fā)表在《Cell》上的研究領域權威期刊揭示了一個關鍵機制：在阿爾茨海默病早期，周細胞收縮導致毛細血管水力阻力增加，進而減少腦血流量。
這項研究不僅揭示了病理機制，更向研究人員提出了一個嚴峻的挑戰(zhàn)：如何在活體狀態(tài)下，實時、精準地監(jiān)測這些細微的血流動力學變化？傳統(tǒng)的解剖或離體分析無法捕捉動態(tài)過程，而低分辨率的成像又可能遺漏關鍵信息。
對于神經(jīng)科學、藥理學及病理生理學的研究者而言，選擇合適的血流與血氧監(jiān)測技術，已成為實驗成敗的關鍵之一。
痛點解析：為何微循環(huán)監(jiān)測如此困難？
在神經(jīng)藥物研發(fā)或疾病模型研究中，血流變化往往是“牽一發(fā)而動全身”。例如，2024 年 11 月發(fā)表在領域權威期刊的研究領域權威期刊指出，抑制鈣通道可以放松周細胞，改善腦血流并減少缺氧。
然而，要驗證這樣的藥效，研究人員面臨三大難點： 1. 空間分辨率不足：難以區(qū)分毛細血管與微靜脈的血流差異。 2. 時間分辨率滯后：無法捕捉藥物起效瞬間的血流波動。 3. 多維度數(shù)據(jù)缺失：僅有血流數(shù)據(jù)，缺乏血管結構或組織氧合的同步印證。
這就需要我們引入更精密的光學監(jiān)測手段。
技術雙翼：激光多普勒與激光散斑成像
目前，主流的無創(chuàng)血流監(jiān)測技術主要分為兩類：激光多普勒血流監(jiān)測（LDF）與激光散斑血流成像（LSCI）。
激光多普勒（LDF）：擅長“點”的監(jiān)測。它能提供高時間分辨率的血流灌注單位（PU）數(shù)據(jù)，適合長時間連續(xù)記錄某一點的血流變化趨勢，常用于藥代動力學研究中的連續(xù)性觀測。
激光散斑（LSCI）：擅長“面”的成像。它能生成二維的血流分布圖，直觀展示血流的空間異質(zhì)性，適合觀察腦皮層血流分布或創(chuàng)傷后的血流恢復情況。
在吉安得爾提供的科研解決方案中，這兩類技術已形成成熟的進口設備體系。基于與合作長達 19 年的英國技術團隊及 17 年的美國行為分析伙伴的協(xié)同，研究人員可以獲得高穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)采集支持。⚠️需要注意的是，這些設備專為科研設計，旨在提供高精度的實驗數(shù)據(jù)，而非臨床診斷。
結構 + 功能：1+1>2 的協(xié)同效應
單一的血流功能成像有時不足以解釋復雜的病理變化。血管是發(fā)生了結構性的重塑，還是僅僅發(fā)生了功能性的收縮？
在此背景下，吉安得爾與英國 KK TECHNOLOGY 簽署的合作協(xié)議提供了新的思路。KK 的血管結構成像分析技術與激光散斑血流成像技術并非替代關系，而是功能互補。
結構成像：清晰展示血管網(wǎng)絡的形態(tài)、直徑及密度。
血流成像：實時反映血液流動的速度與灌注量。
將兩者結合， researchers 可以實現(xiàn)“結構 + 功能”的雙維度分析。例如在糖尿病微循環(huán)研究中，2024 年 10 月《Diabetes》期刊上的研究領域權威期刊就強調(diào)了神經(jīng)免疫相互作用對微循環(huán)的影響。若同時掌握血管結構變化與血流動力學數(shù)據(jù)，將能更完整地解析神經(jīng) - 血管單元的調(diào)控機制。
�� 血氧監(jiān)測：厘清概念，精準選型
除了血流，組織氧合也是評估缺血缺氧模型的重要指標。但在選型時，研究人員需厘清不同“血氧”概念的區(qū)別，避免數(shù)據(jù)誤讀：
血氧飽和度 (SpO₂)：主要反映血紅蛋白攜氧百分比，常用于全身性評估。
經(jīng)皮氧分壓 (TcPO₂)：反映組織間隙中的氧氣分壓，更能體現(xiàn)局部組織的實際供氧能力。
其他氧指標：基于不同光學原理的組織及循環(huán)氧測量，適用于特定深度的組織分析。
在神經(jīng)缺血模型中，單純的血流增加并不一定意味著組織缺氧的改善，因此結合 TcPO₂ 監(jiān)測往往能提供更確鑿的藥效學證據(jù)。
�� 未來展望與選型建議
隨著技術的發(fā)展，國產(chǎn)科研儀器正在迎頭趕上。吉安得爾規(guī)劃中的自研產(chǎn)品線預計在未來幾年內(nèi)陸續(xù)亮相，包括全能步態(tài)分析、精細行為分析以及備受期待的激光散斑系統(tǒng)。這將為用戶提供更多樣化的選擇，進一步提升實驗效率。
對于實驗室 PI 及儀器采購決策者，我們給出以下建議： * 明確實驗目的：是關注整體趨勢（選多普勒）還是空間分布（選散斑）？ * 考慮多維度驗證：是否需要結合血管結構或血氧數(shù)據(jù)進行交叉驗證？ * 關注服務支持：選擇擁有長期技術服務團隊的品牌，確保實驗過程中的設備穩(wěn)定與數(shù)據(jù)解讀支持。
神經(jīng)科學的研究正在向微觀與動態(tài)邁進，精準的血流血氧監(jiān)測技術將成為揭開大腦奧秘的重要鑰匙。希望每一位研究者都能找到最適合的工具，捕捉到那些決定性的“生死時速”。
關于吉安得爾（Gene&I）
吉安得爾（Gene&I）深耕生命科學實驗儀器與新藥研發(fā)裝備領域20年，2006年率先推出國內(nèi)首批大小鼠血壓、激光多普勒血流、激光散斑血流、動物行為分析、精細行為分析、大小鼠步態(tài)分析等科研設備，技術與服務廣受認可，合作覆蓋全國高校、科研院所及制藥企業(yè)，以專業(yè)實力持續(xù)助力中國科研創(chuàng)新。
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