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荧光标记微泡的体内共聚焦成像

2025-05-09

声定位显微镜是一种超分辨率成像技术,它利用血管中造影剂微泡(contrast microbubbles, mb)独特的声学特性,克服了超声成像的常规衍射极限。ULM处理使血管成像分辨率提高了大约10倍,同时保持了临床相关的穿透深度,并保持了超声的安全性、低成本和缺乏电离辐射,通过提供无创的体内血流信息可能达到毛细血管尺度的临床意义-这可能是广泛的病理疾病状态的关键。然而,ULM目前受到微血管网络完全重建的长成像采集时间的限制,这是该技术临床应用的一个重大障碍。一个普遍的假设是,这些较长的获取时间是毛细血管中罕见的MB通道的自然结果。相反,先前的研究表明,由于血管壁的体积膨胀受到限制,MB信号在毛细血管内减弱,这可能部分解释了ULM重建毛细血管网络的困难。

许多不同的研究人员已经探索了ULM微血管保真度和成像采集时间之间的基本权衡。Dencks等人研究了通过ULM从小鼠肿瘤异种移植中重建微血管树所需的最短时间。他们报告了90%的微血管映射时间,基于指数饱和拟合,为50-101秒。Hingot等比较了小鼠大脑中ULM像素重建大小与获取时间的关系,发现5 μm ULM重建的特征时间为76.8 s。这对应于230.4 s的90%饱和时间。Christensen-Jeffries等人开发了一种泊松统计模型,用于预测广义成像条件和目标血管系统的ULM采集时间。当将他们的模型应用于Dencks等人的工作中报道的实验条件时,他们发现估计的灌注时间从78到139秒不等。这些研究得出的重要结论是,微血管重建ULM所需的长采集时间本质上是血管生理学、血流速率和MB通过毛细血管的低概率的结果。然而,值得注意的是,通常用于ULM性能调查的标准要么是超声成像本身(即,将较长的采集时间与较短的持续时间子集进行比较),要么是提供静态生理量化的组织学指标(例如,微血管密度),这可能难以注册到相应的成像平面,毛细管中荧光标记MB的共聚焦成像与超声定位成像所需的长采集时间的概率推导解释是一致的。研究表明,考虑到大量MB在一分钟视场内共存,以及与高MB浓度相关的定位不确定性,用ULM精确描绘毛细管床可能具有挑战性。此外,低毛细血管顺应性和低静水压力可能会干扰MB体积振荡,从而进一步加剧重建毛细血管水平流动的努力。

南京星叶生物自主研发了US-Star超声微泡造影剂系列,其中就包括多种载cy5、cy7等荧光微泡。