激光散斑對比成像（Laser Speckle Contrast Imaging, LSCI）技術(shù)是一種新型的非侵入性成像技術(shù)，它能夠在不損傷生物組織的情況下，實時、動態(tài)地監(jiān)測和評估組織內(nèi)部的血流變化。該技術(shù)通過記錄和分析激光照射在組織表面后形成的散斑模式，揭示出組織內(nèi)部的血流動態(tài)信息，為醫(yī)學診斷和生命科學研究提供了全新的視角。
近紅外組織血流灌注成像儀，XR-X01，上海欣軟
技術(shù)原理與核心組成
LSCI系統(tǒng)的核心部分包括相干激光光源、成像模塊、圖像采集模塊以及散斑圖像處理模塊。光源發(fā)出相干性良好的激光，經(jīng)過特定的光學系統(tǒng)調(diào)節(jié)后，均勻照射在目標組織上。組織中的散射粒子（如血紅細胞）與激光相互作用，產(chǎn)生散斑圖像。這些散斑圖像通過成像模塊（如顯微鏡）被投影到圖像傳感器（如CCD或CMOS相機）上，并由圖像采集模塊記錄。散斑圖像中包含了豐富的運動散射體（如血紅細胞）的速度信息，這些信息可以通過對散斑圖像進行時間和空間統(tǒng)計特性的分析來獲取。
技術(shù)挑戰(zhàn)與突破
盡管LSCI技術(shù)在醫(yī)學和生命科學領(lǐng)域具有廣泛的應用前景，但在實際應用中也面臨著一系列挑戰(zhàn)。為了克服這些挑戰(zhàn)，研究者們不斷探索新的技術(shù)方法和手段。例如，通過優(yōu)化光源和成像系統(tǒng)的參數(shù)配置，提高成像的信噪比和分辨率；通過采用先進的圖像處理算法，減少光強分布不均勻、運動偽影和失焦模糊等因素對成像質(zhì)量的影響；通過結(jié)合其他成像技術(shù)（如熒光成像、超聲成像等），實現(xiàn)多模態(tài)成像，從而獲取更全和準確的生物信息。
大成像深度LSCI技術(shù)
在生命科學和醫(yī)學研究中，往往需要透過厚厚的組織皮層來觀察深部的血流情況。然而，由于近紅外光的穿透能力有限，傳統(tǒng)的LSCI技術(shù)往往難以實現(xiàn)大成像深度。為了解決這一問題，研究者們提出了多種新型的大成像深度LSCI技術(shù)。這些技術(shù)包括多曝光成像、線光源掃描照明、結(jié)構(gòu)光照明方法、散斑襯比光學層析方法（SCOT）等。這些技術(shù)通過優(yōu)化照明方式、探測方式和成像方式等，顯著提高了LSCI技術(shù)的成像深度，為腦科學、臨床診斷和手術(shù)輔助等領(lǐng)域的研究提供了有力支持。
新型LSCI應用系統(tǒng)
隨著LSCI技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，一系列新型LSCI應用系統(tǒng)也應運而生。這些系統(tǒng)不僅具有更高的成像質(zhì)量和更廣泛的應用范圍，而且操作更加便捷，能夠滿足不同實驗場景的需求。例如，便攜式LSCI系統(tǒng)可以隨時隨地進行血流監(jiān)測；內(nèi)窺式LSCI系統(tǒng)能夠深入體內(nèi)進行在體血流成像；頭戴式LSCI系統(tǒng)則能夠?qū)崟r監(jiān)測自由移動動物的腦血流情況。此外，多模態(tài)LSCI系統(tǒng)通過將LSCI技術(shù)與其他成像技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了多種生物信息的同步獲取和分析，為病疾的診斷和療治提供了更全和準確的依據(jù)。
多模態(tài)LSCI系統(tǒng)的前沿應用
多模態(tài)LSCI系統(tǒng)的出現(xiàn)，極大地推動了LSCI技術(shù)在醫(yī)學和生命科學領(lǐng)域的應用。例如，在腦認知與行為科學研究中，研究者們通過結(jié)合LSCI技術(shù)與腦電圖（EEG）或功能性磁共振成像（fMRI）技術(shù)，可以實時監(jiān)測大腦在認知任務(wù)中的血流變化和神經(jīng)元活動情況，從而揭示大腦的工作機制和認知過程的神經(jīng)基礎(chǔ)。在心腦血管病疾的研究中，多模態(tài)LSCI系統(tǒng)可以同時監(jiān)測血管的直徑、血流量和血流速度等參數(shù)，為病疾的早期診斷和療治提供重要依據(jù)。此外，在燒損組織修復、腫瘤血管生成等研究中，多模態(tài)LSCI系統(tǒng)也發(fā)揮著重要作用。
激光散斑對比成像技術(shù)作為一種先進的非侵入性成像技術(shù)，在醫(yī)學和生命科學領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。隨著技術(shù)的不斷研發(fā)和發(fā)展，相信LSCI技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為人類健康和生命科學研究做出更大的貢獻。
參考文獻：
1、Functional photoacoustic microscopy of hemodynamics: a review[J]. Liu Chao;Wang Lidai.Biomedical Engineering Letters,2022
2、Multi-scale laser speckle contrast imaging of microcirculatory vasoreactivity.[J]. Lee Blaire;Sosnovtseva Olga;S?rensen Charlotte M;Postnov Dmitry D.Biomedical optics express,2022
3、散斑血流灌注成像在醫(yī)學中的應用[J]. 張進勇;謝宗能;孔平;李玥.激光與光電子學進展,2022(22)
4、Time varied illumination laser speckle contrast imaging.[J]. Siket Máté;Jánoki Imre;Demeter Kornél;Szabó Miklós;F?ldesy Péter.Optics letters,2021
5、Speckle illumination SFDI for projector-free optical property mapping.[J]. Chen Mason T;Papadakis Melina;Durr Nicholas J.Optics letters,2021
如果您也對動物實驗感興趣，歡迎關(guān)注和推薦關(guān)注知乎帳號：知鼠達理和微信公眾號：BrainTalks, 腦聲常談，專注于動物神經(jīng)科學與行為學的實驗知識的方法傳播與分享交流，您可以推薦給您身邊的朋友、同學以及老師，我們會定期更新您需要的相關(guān)實驗方法的視頻和文章，希望能對大家?guī)韼椭?
對實驗設(shè)備有興趣的小伙伴可以聯(lián)系知鼠達理の劉工13262879783
