江苏激光联盟导读：

透射检测激光散斑成像厚组织血流监测。

血流速度是反映血管功能的重要参数。血管功能异常与许多疾病的发生发展密切相关，如糖尿病、动脉硬化、血栓形成等。因此，流速监测不仅是一项重要的研究目标，也是一项重要的临床指标。

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a，透射检测激光散斑对比成像(TR-LSCI)系统示意图。b，常规反射探测LSCI系统示意图。c, TR-LSCI与常规LSCI对小鼠身体不同部位皮肤/皮下血流标测的比较。在(c)中，可以明显看出TR-LSCI对于身体各部位的成像质量都较好，特别是对于较厚的部位。d, TR-LSCI用于注射乙酰胆碱(一种扩张血管的药物)后小鼠后肢动态血流监测。TR-LSCI可区分单个皮肤血管。(d)中的图代表了股静脉和股静脉分支的动态变化，表明与股静脉相比，股静脉分支的血流速度反应更强，但恢复更快。e, TR-LSCI与常规LSCI对人手不同部位皮下血流图绘制的比较。如(e)所示，在TR-LSCI中，单个血管内血流是可分辨的，而常规LSCI无法分辨。f、常规LSCI和TR-LSCI用于人手反应性充血实验。常规LSCI监测浅表灌注，而TR-LSCI监测深层血管血流。(f)中的直方图表示浅表灌注和深部血流的动态变化。结果表明，深层大血管的血流受压力的影响更大，在压力释放后恢复得更慢。来源：Dong-Yu Li, Qing Xia, Ting-Ting Yu, Jing-Tan Zhu, and Dan Zhu

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激光散斑对比成像(Laser speckle contrast imaging, LSCI)是一种宽视场、高时空分辨率的无创成像技术，它是基于对散射和随机干扰后的光信号进行分析，从而获得生物组织(如红细胞)中散射粒子的速度信息。在血管功能的研究中得到了广泛的应用。

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然而，传统的无窗模型很难探测到深层信号。上层静态散斑信号强度远大于深部靶血管的动态散斑信号强度，导致信号背景比(signal-to-background ratio, SBR)较低。

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在中国华中科技大学武汉光电子国家实验室Britton Chance生物医学光子学中心的朱丹团队发表在《光科学与应用》上的一篇新论文中，通过改变激光散斑成像的检测方法，大大提高了激光散斑成像对厚组织的成像能力。采用透射检测方法，来自血管层的动态散斑信号强于来自上层组织层的静态散斑信息，从而提高了厚组织血流检测的SBR。

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?Monte Carlo 模拟。

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在以往的研究中，传统的反射检测LSCI只有结合“手术窗”或“组织光学清除窗”才能获得实验动物血流分布的高分辨率图像。然而，在人体实验中，由于无法执行“组织窗口”，图像分辨率极低。与此相反，本文作者使用TR-LSCI在没有任何皮肤窗的情况下，对小鼠的耳、后肢、背、爪等身体各部位进行皮肤/皮下血流测绘和追踪。TR-LSCI通过单个血管的分辨率监测成人手指或手掌的血流变化，而且成像过程不需要太多的激光照射(6 mJ/cm2)，“这比低强度激光治疗要低得多。”研究人员说。

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常规LSCI与TR-LSCI对小鼠耳、后肢、背、足血流定位的比较。

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科学家们研究了深层组织血液流动与浅层灌注之间的反应差异，发现“与几乎有微血管的浅层灌注相比，深层大血管中的血液流动更容易受到压力的影响，在压力释放后恢复得更慢。”

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由于其无创性、低成本和高时空分辨率，TR-LSCI在微循环研究领域具有巨大的潜力。

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?小鼠后肢血流动态反应图。

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科学家们对此也很有信心：

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“实验结果表明，TR-LSCI可以在不借助组织窗的情况下，在厚组织中以有希望的分辨率进行血流定位，可超越传统治疗效果。

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“成功获得人手血流信号，意味着TR-LSCI可以进一步应用于人体其他厚度可透光的部位，如耳朵、嘴唇、脚趾、脚背等。因此，TR-LSCI的发展可能会加速微循环和相关疾病的临床研究，如糖尿病足溃疡、风湿性关节炎和皮炎。”

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?常规LSCI与TR-LSCI在人手血流定位中的比较。

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在未来，TR-LSCI可以通过使用更长的波长激光来获得更大的成像深度和质量，或者通过使用算法来提高最终图像的质量来进一步优化。这种低成本、高分辨率、完整的非侵入性技术具有广泛的临床应用潜力。

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来源：Transmissive-detected laser speckle contrast imaging for blood flowmonitoring in thick tissue: from Monte Carlo simulation to experimentaldemonstration, Light: Science & Applications (2021). DOI:10.1038/s-021-00682-8