基于双模态光学成像技术的缺氧缺血神经损伤修复研究

在缺血缺氧脑损伤治疗的研究中发现，以内皮细胞、血管平滑肌为主导的皮层损伤区域微循环的恢复和重建对神经功能的修复起着十分重要的作用。近年来，通过移植人体内皮祖细胞促进脑损伤区血管新生和微循环恢复的治疗策略受到广泛关注。但由于无法在活体状态下同时监测干细胞分布和血管新生及微循环状态，使得与移植内皮祖细胞相关的神经保护机制及其可能带来的副作用尚不清楚。本课题拟结合荧光分子影像技术和激光散斑成像技术，采用双模态光学成像实现对实验动物的脑皮层的荧光分子和血流速度进行活体、微创、二维、长期的成像；研究小鼠缺血缺氧脑损伤模型研究移植的人体内皮祖细胞在损伤后脑皮层的时空分布，及其与损伤后脑皮层血管新生和微循环恢复的关系；通过功能性激光散斑成像实验，寻找人体内皮祖细胞参与脑皮层神经功能修复机理。本课题的工作将为临床应用人体内皮祖细胞治疗脑损伤提供重要依据。

脑卒中研究是世界范围内的医学研究热点，而开发高分辨率实时血液动力学监测系统是脑卒中研究中的一个重要工作。我们设计并开发了适合与清醒自由活动状态下的小动物血流皮层血流成像的微型装置，整个重量在2 0 g,尺寸小于3 c m，此系统可获得大鼠在清醒无麻醉状态下的高分辨率脑皮层血流信息。我们还将内源光信号成像模态加于此成像头，实现了双模态脑血流脑血氧实时成像，可用于开展脑皮层血流及神经功能响应的耦合研究。此外，基于此头戴式血流成像装置，我们设计并实现了大鼠术中脑血流实时监测系统，从而实现在仰卧位手术中的脑血流实时监控，同时克服了术中可能导致的鼠脑移动对血流信号的影响。应用术中监测系统，我们实现了大鼠线栓法脑卒中造模手术的术中及术后全局脑血流监控，并分析了线栓插至大脑中动脉分支后不同区域动静脉皮层分支的血流下降情况。我们发现在线栓梗塞后的第一分钟，脑皮层血流下降50%的区域面积与24小时的最终梗死体积具有显著的相关性。这是迄今为止我们所知的对脑卒中梗死灶体积具有预测价值的最早期的脑血流信息指征。此外，在基础研究方面，我们还研究了温度对皮层功能的影响， 比较了正常体温，亚低温两种状态下，大鼠体感刺激后皮层血流变化特征。结合rLASCA技术和TCA技术，我们发现亚低温对脑功能响应在时间上有所延迟，且响应幅度、响应区域面积有所下降。这一发现也得益于我们的高分辨率脑功能成像系统。总的来说，我们在该项目中自主开发了一套高分辨率激光散斑成像系统，并将其应用于脑卒中的相关研究，取得了一系列成果，包括术中及卒中早期脑血流监控及其对脑损伤的预测，温度对皮层功能的影响研究，小动物清醒自由运动状态脑血流监测等。

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