杜克大學的科學家們開發(fā)了一種超快的光聲成像系統(tǒng)，能夠捕捉到發(fā)生在主要大腦疾病中的功能和分子變化。提供與復雜的腦血管網(wǎng)絡有關(guān)的實時詳細信息的成像技術(shù)對于擴大我們對神經(jīng)血管疾?。ㄈ缰酗L、癡呆癥和急性腦損傷）的了解非常重要。
雖然正電子發(fā)射斷層掃描（PET）和功能磁共振成像（fMRI）提供了較為有用的圖像，但它們存在空間分辨率低，難以區(qū)分相鄰的身體結(jié)構(gòu)，以及時間分辨率低，也就是產(chǎn)生測量和構(gòu)建圖像的時間。
同樣地，光學顯微鏡能產(chǎn)生高分辨率的圖像，但由于成像速度慢和穿透深度差而受到阻礙。微泡增強的超聲波能深入滲透，分辨率高，但缺乏功能靈敏度。
現(xiàn)在有了另一種成像方法，光聲顯微鏡（PAM）使用激光脈沖發(fā)射到一個器官。脈沖引起的超聲波被捕獲以形成圖像。重要的是，PAM可以使用不同波長的激光來瞄準體內(nèi)的特定結(jié)構(gòu)，甚至是分子水平。這意味著PAM可以測量重要的血液動力學參數(shù)，如血氧飽和度、血流量和氧氣的代謝率。
PAM的缺點是它的掃描速度很慢。但是這個問題已經(jīng)被杜克大學腦科學研究所（DIBS）的研究人員解決了，他們開發(fā)了超快功能光聲顯微鏡（UFF-PAM），其速度是現(xiàn)有PAM系統(tǒng)的2倍。
UFF-PAM能夠以寬廣的視野和高空間分辨率對大腦微血管和功能進行成像，這是其他成像技術(shù)所缺乏的。在一個概念驗證實驗中，杜克大學的研究人員使用UFF-PAM成功地捕捉了小鼠大腦中誘發(fā)缺氧、硝普鈉誘發(fā)低血壓和中風的血液動力學反應。UFF-PAM能夠?qū)崟r捕捉快速、全腦的變化。
中風實驗也產(chǎn)生了一個意想不到的結(jié)果，UFF-PAM檢測到一個從中風區(qū)域發(fā)出的擴散性去極化（SD）波穿過大腦，隨著它的擴散導致血管變窄（血管收縮）。SD波引起了研究人員和科學家的極大興趣，因為他們的功能知之甚少。
生物醫(yī)學工程助理教授、DIBS教員姚俊杰博士說："SD波可能是一個損傷嚴重程度的指示，使它們成為一個潛在的診斷工具。波的性質(zhì)也可以為腦損傷的類型和程度提供線索，這可以為治療提供參考和優(yōu)化。"
杜克大學的團隊現(xiàn)在正在研究使用UFF-PAM來研究其他疾病。雖然UFF-PAM目前只在動物身上使用，但Yao透露計劃開發(fā)一種手持式UFF-PAM用于人類。
該研究出現(xiàn)在《光》雜志上。
