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一文速览激光散斑血流成像系统11个热门应用场景,不断拓展微循环研究

2022.01.17

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心脏将血液注入动脉血管后有规律的收缩将血液推入毛细血管网,在微动脉和微静脉之间的血液循环称之为微循环。正常情况下,微循环血流量与人体组织、器官代谢水平相适应,使人体内各器官生理功能得以正常运行。微循环功能障碍或微循环血流灌注量减少时,营养物质和氧气不能满足组织氧化代谢的需要,同时组织器官中的废物不能及时排出,可导致组织器官功能不全或衰竭,是许多疾病发生和发展的重要原因。

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▲微循环与心脑血管等疾病密切相关
现代医学证明:人体的衰老、高血压、糖尿病及许多心、脑血管疾病,都与微循环有密切关系。实时活体组织血流灌注量,作为承接微观与个体层面的重要层次,不仅能增添数据丰富性,也能呼应实验结果间一致性。

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▲RFLSI Ⅲ激光散斑血流成像系统 (点击图片,了解更多)

祥宝激光散斑血流成像系统是一款实时监测活体器官组织微循环血流灌注量的成像设备。设备无需与组织接触,也无需使用任何造影剂就可以实时显示血流灌注的量化数据;内置多种算法,通过高空间分辨率、高帧率、低延迟的采集, 以图片、数据、视频等多维度的采集结果,让包括神经系统,下肢循环,肠道组织,肝脏、肾脏等在内的微循环研究得心应手,接下来解读该设备在微循环领域11个应用场景的具体情况。 (篇幅限制,我们挑选了部分应用,后续其他介绍敬请期待)
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脑血流监测

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▲脑皮层血流,ICR

脑血流量 (CBF) 的变化是许多神经系统疾病的特征,因此是神经科学领域众多研究的焦点。如脑损伤、脑血管病、血管性痴呆等。激光散斑对比成像 (LSCI) 现已成为一种强大而简单的实时微循环成像方法,通过非侵入性的方式以出色的空间和时间分辨率量化血流变化,更好地了解这些事件背后的神经生理机制。
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MCAO模型

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▲MCAO后,C57BL/6
大脑中动脉闭塞 (MCAO) 模型是创建中风模型的常用技术之一,传统方式的弊端是单一的步骤无法准确保证模型的成功率,有一些动物的神经症状可能与理想的卒中模型是近似的,但是实际的梗死情况却不尽如此。激光散斑血流成像系统可用于确认已发生MCA闭塞并发生缺血。数据表明,在成功闭塞后,可以观察到监测的血流量减少 70%-90%。通过成功的手术,可以评估各种疗法来评估对卒中恢复的影响。完整记录从缺血到再灌注到实验处理因素后血流生理信号变化的全过程,有效控制个体间差异带来的影响。
3

皮层扩散性抑制(CSD)

▲脑皮层扩散性抑制, C57BL/6
脑皮层扩散性抑制 (CSD),也称为皮质扩散去极化,缺血周边组织发生扩散性抑制样去极化(spreading depression)是组织损害扩大的另一个原因。正常脑组织在遭受各种有害刺激(例如局部使用氯化钾)后均可以诱发扩散性抑制。皮质扩散性抑制会在血管收缩阶段引起微血管张力的变化,并伴有相关的过程性损伤风险。脑皮层扩散性抑制和急性的血管栓塞等,这类的评价是动态的过程,转瞬即逝,常规离体的方式无法有效观察急性变化的过程,缺乏有效的数据来支持研究。
4

下肢缺血模型(HLI)

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▲下肢缺血模型,C57BL/6

下肢缺血模型是一种成熟的血管再生研究动物模型,可用于测试和量化新疗法对新血管形成和发育的影响,例如伤口愈合(加速血管再生),减缓或抑制肿瘤形成的治疗(减缓血管再生)等相关研究,该模型被广泛用于组织工程和再生医学、血管生物学和癌症生物学。通过激光散斑血流成像系统可以定义缺血肢体与非缺血肢体血流评估的感兴趣区域,计算出再灌注比率,可以根据需要在同一对象上进行长周期的评估,可以量化不同疗法的效果。
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肿瘤微血管

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▲4T1乳腺癌,BALB/c鼠
肿瘤在生长过程中依赖于血管的生成,微血管血管在肿瘤生长、进展、侵袭和转移中起到十分重要的作用,对微血管进行抑制成为一些癌症的潜在治疗方式。皮下肿瘤模型是新型抗癌候选药物体内评价非常受欢迎的动物模型。使用免疫缺陷动物品系,将培养的癌细胞皮下植入,约2周内会即可形成实体瘤。目前科学家已对多种人和鼠癌细胞系进行了调整,使其能够在啮齿类动物宿主中生长。研究者通过监测肿瘤生长和进展,结合肿瘤微血管密度测定,来评估其治疗策略的疗效。
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肠系膜微循环

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▲C57BL/6肠系膜血流
肠系膜是研究脏器微循环的良好部位,脓毒症和急性腹腔内炎症状况影响内脏循环目前已获得普遍共识。低灌注是麻醉和危重病的常见特征。譬如低心输出量状态、血管舒张性或低血容量性休克和腹腔室综合征 (ACS)。在这种情况下,其他重要器官的灌注通常以牺牲内脏循环为代价来维持。可通过肠系膜微循环变化来揭示多种疾病的发病机理、筛选有效药物、判断疾病变化及预后等。利用祥宝激光散斑技术,能清晰的观察到肠系膜第五级分支,并进行精确定量。
7

脊髓血流

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▲脊髓缺血再灌注,SD大鼠
脊髓损伤仍然被认为是一种无特殊治疗方法的伤病。人们对脊髓损伤的病因及机制进行了大量的基础研究和临床观察,认识到原发性脊髓损伤后的继发性损害,如缺血再灌注损伤是造成神经损伤的一个重要因素,视频记录了大鼠脊髓通过打击器损伤后从缺血到再灌注的完成过程。
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肾脏血流

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▲肾皮质缺血再灌注,C57BL/6
肾脏是机体最重要的供血器官,肾脏血供占心搏出量的20%,传统的动态观察肾脏微循环的方式为在活体或者灌流肾中建立肾盂给水动物模型进行研究,这种方式难以符合肾脏的生理状态。目前利用激光散斑血流成像系统来评价肾脏微循环灌注,对肾脏损伤小,结果可靠。
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耳缘静脉

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▲耳缘静脉,SD大鼠
当机体受到某些物理和化学因素的作用,或本身有创伤和感染时,会引起机体免疫和代谢功能发生改变,造成体内凝血和抗凝血系统功能紊乱,最终导致血栓形成。临床上血栓性疾病对患者危害极大,甚至可危及人的生命,所以加强血栓形成机制、血栓临床诊断、抗血栓药物方面的研究具有重要意义,这些研究均需要建立理想而实用的血栓动物模型。
10

鸡胚尿囊膜微血管

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▲13日龄鸡胚绒毛尿囊膜血管

在鸡胚胎发育过程中,CAM 是由尿囊的中胚层与绒毛膜的中胚层融合形成的。它是一种高度血管化、无神经支配的胚胎外膜,使其成为研究血管生成和肿瘤生长的理想基础模型。

对于血管再生研究,可以局部递送各种生物分子和药物并研究它们的血管生成效果。对于癌症模型,可以将各种类型的细胞移植到 CAM 中以促进肿瘤生长。这为研究许多不同的癌症肿瘤形成提供了一个相对简单的模型,并可进一步评估新的治疗药物和治疗方式。
11

皮肤的血流监测

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皮肤的血流监测,在针灸、化妆品开发、过敏、皮肤损伤愈合的应用十分普遍。这类研究通常会伴随不同的疗法造成皮肤微循环的改变。可以利用分析软件在皮肤的不同区域进行区域标记以量化实验前后的对比数据,各个不同的感兴趣区域之间也可以进行对比,最多支持20个ROI区域,通过血流灌注数据结合血流灌注图像来评估疗效。


这么多使用场景,快来体验

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【参考文献】

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5.R  Li,  Shen Y ,  Li X , et al. Activation of the XBP1s/O-GlcNAcylation Pathway

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10.Tian, Liu, Li, et al. Snake C-Type Lectins Potentially Contribute to the Prey Immobilization in Protobothrops mucrosquamatus and Trimeresurus stejnegeri Venoms[J]. Toxins, 2020, 12(2):105.



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