大脑成像新技术:分辨率水平达毛细血管级

医疗器械 来源:生物谷
2015
04/13
17:59
生物谷 医疗器械

研究癌症和其它侵入性疾病的科学家的工作依赖于高分辨率的成像技术,科学家们使用这些技术来检测肿瘤和身体深部组织的活动。美国圣路易斯华盛顿大学的汪立宏(Lihong Wang)博士和他的研究小组发明了一种新的高速、高分辨率的成像方法。使用这种方法,能够对活体小鼠大脑的血流、血氧、氧代谢和其它功能进行检测,速度比此前的方法都要快。

这些是快速功能光声显微镜拍摄到的小鼠大脑的图像。左图是投射到x-y轴二维平面上的完整颅骨内的脉管系统。中图是投射到x-z轴二维平面上的典型的大脑脉管系统增强成像图像。右图是小鼠大脑血红蛋白氧饱和的光声显微镜拍摄的图像,是通过两束激光,利用基于单波长和脉冲宽度的新方法拍摄到的。

汪立宏是圣路易斯华盛顿大学工程与应用科学学院的Gene K. Beare生物医学工程教授。使用光声显微镜技术(PAM),以及他实验室此前研发的一种基于单波长和脉冲宽度的技术,汪立宏的团队得以对血氧水平进行更加快速的测量,测量速度比此前他们使用的快速扫描光声显微镜技术(fast-scanning PAM)快50倍,比声音分辨率系统(acoustic-resolution system)快100倍,比基于磷光寿命的双光子显微镜技术(phosphorescence-lifetime-based two-photon microscopy,TPM)快超过500倍。

这些研究成果于3月30日在《自然 方法》(Nature Methods)杂志的网页上提前在线发表。

此前已有的方法包括功能核磁共振、TMP和宽场光学显微镜技术,这些技术都能用于检测小鼠大脑的结构、血氧水平和血流的动力学。但汪立宏介绍说,这些方法的速度和分辨率都很有限。

为了弥补这些缺陷,汪立宏和他的实验室使用了快速功能光声显微镜技术(fast-functional PAM),这种技术使他们能够穿透完整的颅骨对活体小鼠的大脑进行高分辨率而又高速的成像。这种技术的横向空间分辨率可以达到他们实验室此前使用的快速扫描系统的5倍,是此前声音分辨率系统的25倍,比基于超声阵列的光声CT(ultrasound-array-based photoacoustic computed tomography)的分辨率高超过35倍。

最重要的是,PAM能够对血氧水平进行3D成像,分辨率的水平能够达到毛细血管级,单向的成像速度能够达到100千赫,也就是说10微秒。

“使用这种新的基于单波长和脉冲宽度的技术,PAM能够对血红蛋白的氧饱和进行高速的成像,”汪立宏介绍说。“而且使用这种方法,我们能够对小鼠大脑的血氧水平逐根进行成像,拼贴出整个大脑中的情况。”

“过去十年间,我们对人脑功能的很多发现都是使用功能核磁共振对血流进行观察而得到的,”美国国立生物医学成像和生物工程学研究所光学成像的项目主管Richard Conroy介绍到,“汪立宏的研究极大的提高了光声成像技术的时间和空间分辨率,使这项技术可能用于在单细胞水平检测血流的动力学和氧代谢。光声成像技术在未来可以成为功能核磁共振重要的补充,在脑功能和疾病的发生领域做出重要的发现。”

对于这种显微镜技术对于活体组织是否有不良影响这一问题,汪立宏和他的团队发现,所有用于成像的红细胞成像后都保持完整,没有对脑组织产生损害。

“PAM对于血液中的血红蛋白和血红蛋白与氧结合后颜色的变化非常灵敏,” 汪立宏介绍说,“无需注射外源性的对照试剂,PAM就能使我们对与血红蛋白相关的重要参数进行逐根血管的定量扫描,甚至计算出氧的代谢速度。由于氧代谢在基本的生命活动和诸如糖尿病和癌症这样的疾病中非常重要,PAM未来可能得到广泛的应用。”

来源:生物谷

为你推荐

湖北医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格资讯

湖北医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格

侵入式脑机接口置入费为6552元 次,侵入式脑机接口取出费为3139元 次,非侵入式脑机接口适配费为966元 次

2025-04-03 09:37

悦唯医疗完成近亿元A++轮投资,加速重症冠心病诊疗全流程创新器械研发与国产替代资讯

悦唯医疗完成近亿元A++轮投资,加速重症冠心病诊疗全流程创新器械研发与国产替代

此次融资将主要用于深化冠心病诊疗全流程创新器械和脉动式左心室辅助系统等新产品的研发,以及加速已获准上市的心脏稳定器等产品的市场推广。

2025-04-03 09:28

海尔盈康一生启动孤独症儿童关爱行动,创新罕见病可持续公益新生态资讯

海尔盈康一生启动孤独症儿童关爱行动,创新罕见病可持续公益新生态

本次活动聚焦孤独症儿童的诊疗,探讨交流AI赋能全流程防治康体系创新、前沿性生物科技诊疗技术等话题,旨在通过生态联盟的力量推动医学研究、科技创新与人文关怀的融合,让“星...

2025-04-03 09:11

诺华创新药物飞赫达®(盐酸伊普可泮胶囊)C3G适应症在中国获批资讯

诺华创新药物飞赫达®(盐酸伊普可泮胶囊)C3G适应症在中国获批

首款且唯一选择性靶向C3G病因药物,填补临床治疗空白

2025-04-02 18:14

国家卫健委:商业化人源细胞系是否纳入人类遗传监管?资讯

国家卫健委:商业化人源细胞系是否纳入人类遗传监管?

4月1日,国家卫健委科教司发布《人类遗传资源管理有关问题解答之一》。

2025-04-02 17:49

《NPJ digital medicine》刊发李冬梅教授团队成果:AI赋能高效识别眼睑肿物资讯

《NPJ digital medicine》刊发李冬梅教授团队成果:AI赋能高效识别眼睑肿物

亚太眼整形外科学会主席、中华医学会眼科分会眼整形眼眶病学组副组长李冬梅教授团队携手爱尔数字眼科研究所,在《NPJ digital medicine》(影响因子:12 4)学术期刊发表团队...

文/李林 2025-04-02 10:27

角膜移植点燃生命之光,爱尔眼科致敬全国角膜器官捐献者资讯

角膜移植点燃生命之光,爱尔眼科致敬全国角膜器官捐献者

角膜病是我国第二大致盲眼病

文/屈慧莹 2025-04-02 09:36

千亿GLP-1市场再添重磅产品,华东医药司美格鲁肽注射液国内上市申请获受理资讯

千亿GLP-1市场再添重磅产品,华东医药司美格鲁肽注射液国内上市申请获受理

本次申报适应症为成人2型糖尿病患者的血糖控制

2025-04-01 17:34

默克全球执行副总裁周虹:合作与创新是默克未来五年战略的两大关键词资讯

默克全球执行副总裁周虹:合作与创新是默克未来五年战略的两大关键词

近日,德国默克医药健康全球执行副总裁、中国及国际市场负责人周虹带领医药健康中国及国际市场管理团队开启了2025年度首次“中国行”。

2025-04-01 17:11

首个且唯一,阿斯利康PD-L1单抗获FDA批准治疗肌层浸润性膀胱癌资讯

首个且唯一,阿斯利康PD-L1单抗获FDA批准治疗肌层浸润性膀胱癌

度伐利尤单抗联合吉西他滨和顺铂作为新辅助治疗,随后度伐利尤单抗作为根治性膀胱切除术后的辅助单药治疗,用于治疗肌层浸润性膀胱癌成年患者。

2025-04-01 14:37

全国首个,湖北为脑机接口医疗服务定价资讯

全国首个,湖北为脑机接口医疗服务定价

昨日(3月31日),据“湖北发布”消息,湖北省医保局发布全国首个脑机接口医疗服务价格,其中,侵入式脑机接口置入费6552元 次,侵入式脑机接口取出费3139元 次,非侵入式脑机...

2025-04-01 11:03

一款国产创新流感药,获批资讯

一款国产创新流感药,获批

近日,据国家药监局官网信息显示,青峰医药下属子公司江西科睿药自主研发的1类创新药玛舒拉沙韦片(商品名:伊速达)正式获批上市,用于既往健康的12岁及以上青少年和成人单纯性...

2025-04-01 10:22

26省联盟药品集采启动,聚焦妇科用药和造影剂资讯

26省联盟药品集采启动,聚焦妇科用药和造影剂

近日,山西省药械集中招标采购中心发布《关于做好二十六省联盟药品集中带量采购品种数据填报工作的通知》,开展相关采购数据填报工作。

2025-03-31 21:48

优时比罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革)中国获批,全球首个且唯一双亚型创新药治疗全身型重症肌无力资讯

优时比罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革)中国获批,全球首个且唯一双亚型创新药治疗全身型重症肌无力

作为唯一人源化、高亲和力且具备创新修饰结构的IgG4单抗,关键Ⅲ期MycarinG试验证实罗泽利昔珠单抗注射液(优迪革®)较安慰剂显著改善全身型重症肌无力患者的多个临床终点与结局。

2025-03-31 15:58

从手术麻醉到生命全周期护航,麻醉学科发展拓宽生命边界资讯

从手术麻醉到生命全周期护航,麻醉学科发展拓宽生命边界

3月26日,由中华医学会麻醉学分会、中国医师协会麻醉学医师分会等23家学协会共同举办的2025年中国麻醉周学术活动的启动仪式举办,该活动以“生命之重,大医精诚——守生命保驾护...

2025-03-31 15:30

欧狄沃联合逸沃成为中国目前唯一获批的肝细胞癌一线双免疫联合疗法资讯

欧狄沃联合逸沃成为中国目前唯一获批的肝细胞癌一线双免疫联合疗法

欧狄沃联合逸沃对比仑伐替尼或索拉非尼,可显著改善不可切除肝细胞癌一线患者的总生存期(OS),客观缓解率(ORR)可改善近3倍,中位缓解持续时间(mDOR)达30个月

2025-03-31 13:45

罗氏制药榜首 “现金牛” 产品罗可适(奥瑞利珠单抗)在华获批:开启多发性硬化症一年两次治疗新时代资讯

罗氏制药榜首 “现金牛” 产品罗可适(奥瑞利珠单抗)在华获批:开启多发性硬化症一年两次治疗新时代

罗氏制药今日(3月31日)宣布,其旗下创新药罗可适®(Ocrevus®,通用名:奥瑞利珠单抗注射液 ocrelizumab injection)正式获得中国国家药品监督管理局批准,每六个月静脉输...

2025-03-31 13:39

与拜耳“分手”后,华堂宁卖得更好了资讯

与拜耳“分手”后,华堂宁卖得更好了

日前,华领医药公布了华堂宁被纳入国家医保目录后首个完整年的业绩数据。

2025-03-31 11:21

三生有幸,医者仁心:三生制药向全体医药工作者致敬!资讯

三生有幸,医者仁心:三生制药向全体医药工作者致敬!

3月30日是国际医师节,由三生制药公益支持的以“三生有幸,医者仁心”为主题的公益活动,携手20位医生代表,以寄语海报的形式,共同向全体医护人员表达诚挚的祝福与关爱。

2025-03-30 17:38