光声成像技术作为一项新型生物医学影像技术已得到迅速发展。光声成像技术兼具超声成像的高穿透深度和光学成像的高对比度的优势，在生命科学与医学基础研究、疾病临床诊断等领域具有广阔的应用前景。
近日，2024上海医疗设备展Medtec China 近期了解到暨南大学关柏鸥教授团队研制出一种头戴式光纤光声显微镜，该装置能够对自由运动状态的小动物进行脑成像，并以单血管级别分辨率观察脑皮质层的氧合状态及其动态变化。该显微镜体积小巧，具有高灵敏度和高空间分辨率，为脑科学及急重症医学研究提供了新的影像学技术。
该成果以“Free-moving-state microscopic imaging of cerebral oxygenation and hemodynamics with a photoacoustic fiberscope”为题，发表在Light: Science & Applications。暨南大学梁贻智副教授和仲晓轩博士为论文共同第一作者，关柏鸥教授和金龙教授为共同通讯作者。
研究团队将显微镜佩戴在小动物头上，获得了从麻醉到苏醒过程中的动态脑成像结果（movie 1）。在麻醉状态下，脑皮层活跃程度低、耗氧量较小，动静脉血氧饱和度几乎无差异。苏醒至自由运动状态后，由于脑的耗氧量有所提升，静脉血氧饱和度显著降低。
利用该显微镜对小动物吸入氮气、二氧化碳等不同气体时脑氧合状态的变化进行了实时观察，发现不同气体种类、不同气体浓度下的响应均有所差异，在麻醉与自由运动状态下的响应也有所不同。例如，成像结果显示，在自由运动状态下，当面对环境中突然升高的二氧化碳浓度时，小动物能够通过自身调节向脑组织运送更多的氧，以抵抗缺氧环境造成的影响。团队进一步利用这一技术对疾病状态下的脑氧合状态进行观察。例如，对于患有肥胖症的小动物，成像研究发现在外界刺激下，血管直径、血氧饱和度的变化幅度均不如健康动物，表明肥胖症可能使脑血管的自我调节能力受损（movie 2）。
前景展望
2024上海医疗设备展 Medtec 总结本文，光纤光声显微镜具有体积小巧、高灵敏度、高分辨率及成像方式灵活等技术优势，更能满足脑科学及医学研究需求。目前，该技术已提供给急重症医学研究团队，用于研究不同疾病对脑功能产生的损伤机制，为精准制定救治方案提供科学依据。此外，该显微镜未来能与双光子显微镜、宽场荧光显微镜等相结合，就神经血管耦合等生理现象及其机制进行观察，对阿尔兹海默症等疾病引发的脑损伤机理进行研究。
文章来源：LightScienceApplications