南京师范大学邢芳俭博士对动物大脑皮层中的毛细血管内单纵列血红细胞的时空动态过程的相关研究进展进行了综述,发表在JIOHS期刊上。

 

Three-dimensional imaging of spatio-temporal dynamics of small blood capillary network in the cortex based on optical coherence tomography: A review

Fangjian Xing, Jang-Hoon Lee, Collin Polucha and Jonghwan Lee

 

 

undefined

扫描二维码阅读全文

 

 

研究背景

自90年代MIT发明光学相干层析成像(OCT)技术以来,该技术得到了广泛地发展和推广,尤其在眼科中成功实现了临床应用。从原有的时域OCT发展至目前广泛使用的谱域OCT(包括扫频OCT),从起初的观察层析结构发展至现在的多功能型OCT应用。目前较为热门的研究包括在多种病症中对血管形态和血液动力学,对血红蛋白含氧浓度等的分析。

 

内容简介

本文对动物大脑皮层中的毛细血管内单纵列血红细胞的时空动态过程的相关研究进展进行了综述。作者首先实验论证了毛细血管的血管造影技术,实现了直径低于10 μm的血管的清晰成像。进而回顾了四种测量血红细胞动力学过程的方法。

 

图文导读

毛细血管较高清成像结果图

利用OCT技术对生物体浅表组织进行三维成像时,相比于流动的血液,组织细胞可以近似认为是静止的。对每一个像元进行两次或者更多次测量,通过矢量差分,可实现对动态血管的有效提取,我们称之为血管造影术。而对于活生物体,呼吸和心律跳动将不可避免地恶化组织的静止状态。通过对矢量信号精确的抖动校正[Opt. Express 19(22), 2011],在小鼠脑浅表皮层的显微成像中,最终可实现对直径为数个微米的血管清晰成像。

 

单纵列细胞的流动探测结果图

通过对毛细血管及其周边的像元位置进行连续的实时观测,可以发现当单纵列细胞流过探测点时,将产生一个脉冲信号,而且周边像元随着间距的拉大,该脉冲强度则明显降低。有以下几个证据可表明我们所测得的时域脉冲信号为流动的细胞:(1)在血管中心像元附近3-4个像素中产生了一定的时空强度变化,该尺寸与细胞尺寸相同;(2)不同位置的毛细血管中的脉冲产生于不同时刻,表明该脉冲扰动并非来自于生物体的呼吸或者心跳;(3)当沿着毛细血管轴向线扫描时,可以看到条纹的产生,表明了血红细胞的流动过程。

 

作者简介

邢芳俭,本科毕业于哈尔滨工业大学光信息专业,博士毕业于清华大学电子系光电所,期间访学于加拿大渥太华大学微波光子实验室,并在美国布朗大学生物医学工程系从事博士后工作。现在为南京师范大学物理科学与技术学院讲师。主要从事超短脉冲的超快光学成像和光学相干层析成像等相关技术的研究和应用。目前已经发表学术论文20余篇,正主持国家和省级青年基金等5项科研和人才项目,获得过技术发明一等奖、最佳学生论文奖等多项学术奖励。联系方式:fangjian_xing@njnu.edu.cn