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《Photoacoustics》
在脑卒中研究中，建立相关动物模型以评估再灌注和神经保护策略的有效性至关重要，传统模型在控制损伤范围、神经功能缺失程度和实验可重复性方面存在局限。本文通过活体光声显微成像系统同时进行实时血管监测和动态光致血栓诱导，实现了在精确位置的梗死面积最小化，并且具有高重复性。实验采用单一激光源对目标区域进行精准照射，结合活体光声显微成像系统的高分辨率成像功能，同时监测血管的动态变化。通过精确控制诱导区域并实时监测血栓形成过程，活体光声显微成像系统为构建缺血性卒中模型提供了一种高效且创新的技术手段。
该研究由韩国庆北大学的 Mansik Jeon 教授及其团队发表于《Photoacoustics》。
研究重点
缺血性卒中是全球范围内导致死亡和长期残疾的主要原因之一，占所有卒中类型的 70%-90%。其主要病因是大脑供血血管的血栓或栓塞性闭塞，导致局部脑血流减少，引发神经功能障碍，最终造成不可逆的脑组织损伤和长期残疾。现有治疗方法，如再灌注疗法，尽管能够恢复血流，但常伴随缺血-再灌注损伤从而导致卒中的二次损害。因此，开发有效的神经保护策略以改善卒中后的功能恢复成为迫切需求。动物模型是研究卒中发病机制及评估治疗效果的重要工具，但现有模型存在诸多限制。常用的中大脑动脉闭塞法（MCAO）由于解剖变异导致损伤范围不一致，且手术复杂、死亡率高，不利于长期研究。光致血栓模型（Photothrombosis）具有侵入性小、可重复性高的特点，但传统方法难以精确定位目标血管，容易引发大面积脑损伤，影响研究结果的稳定性。此外，用于监测这些模型的成像技术，如磁共振成像（MRI）和光学相干断层扫描（OCT），虽然能够提供脑部结构信息，但无法实现实时、动态的血管功能监测。
为此，本文提出一种基于活体光声显微成像系统的创新性方法，通过单一光源实现血管的实时监测和光致血栓的精准诱导，能够有效控制损伤范围并提高实验的可重复性，为缺血性卒中研究提供更精确和高效的实验模型。
图1. 基于活体光声显微成像系统的光致血栓模型与传统方法的对比及其详细过程。
传统光致血栓模型的构建采用独立的诱导和监测系统，操作需依次进行，光照范围较大（直径约 2 毫米），难以实现实时监测。而基于活体光声显微成像系统的方法，通过单一光源实现了光致血栓的诱导与监测同步进行，光照范围显著缩小至约 500 微米，可精准定位至单一血管，并实时观察血栓的形成过程。与传统方法相比，基于活体光声显微成像系统的方法在精确性、实时性和可重复性方面具有显著优势。
图2. 使用活体光声显微成像系统进行光血栓形成诱导的前后血管变化以及与对照组的比较。
图2 通过对照组和目标缺血性卒中模型组的比较，展示了基于活体光声显微成像系统的方法在光血栓形成诱导和血管监测方面的有效性。对照组的实验结果表明，在没有注射光敏染料的情况下，激光照射不会导致血管损伤。而实验组的结果则显示，通过注射玫瑰红染料并进行局部激光照射，可以精确诱导光血栓形成，导致选定血管的闭塞。这种精确的诱导和动态变化监测能力是基于活体光声显微成像系统的方法的核心优势。
图3. 使用基于活体光声显微成像系统的方法成功诱导的局部目标缺血性卒中模型的代表性案例。
图3 展示了利用活体光声显微成像系统构建靶向缺血性卒中模型的重复性实验结果。通过对多只实验小鼠进行血管定位、光致血栓诱导及阻塞后的影像分析，验证了该方法在精确定位和动态监测方面的高效性和可重复性。定量分析结果进一步支持了这种方法的可靠性，表明其能为缺血性卒中研究提供一种新的、精确的动物模型建立手段。此外，该方法还为研究者提供了一个强大的工具，用于深入探究缺血性卒中的病理生理过程。
论文信息：
Target ischemic stroke model creation method using photoacoustic microscopy with simultaneous vessel monitoring and dynamic photothrombosis induction
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.pacs.2022.100376
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