激光散斑對(duì)比成像（Laser Speckle Contrast Imaging, LSCI）技術(shù)是一種新型的非侵入性成像技術(shù)，它能夠在不損傷生物組織的情況下，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)和評(píng)估組織內(nèi)部的血流變化。該技術(shù)通過(guò)記錄和分析激光照射在組織表面后形成的散斑模式，揭示出組織內(nèi)部的血流動(dòng)態(tài)信息，為醫(yī)學(xué)診斷和生命科學(xué)研究提供了全新的視角。

近紅外組織血流灌注成像儀，XR-X01，上海欣軟

技術(shù)原理與核心組成

LSCI系統(tǒng)的核心部分包括相干激光光源、成像模塊、圖像采集模塊以及散斑圖像處理模塊。光源發(fā)出相干性良好的激光，經(jīng)過(guò)特定的光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后，均勻照射在目標(biāo)組織上。組織中的散射粒子（如血紅細(xì)胞）與激光相互作用，產(chǎn)生散斑圖像。這些散斑圖像通過(guò)成像模塊（如顯微鏡）被投影到圖像傳感器（如CCD或CMOS相機(jī)）上，并由圖像采集模塊記錄。散斑圖像中包含了豐富的運(yùn)動(dòng)散射體（如血紅細(xì)胞）的速度信息，這些信息可以通過(guò)對(duì)散斑圖像進(jìn)行時(shí)間和空間統(tǒng)計(jì)特性的分析來(lái)獲取。

技術(shù)挑戰(zhàn)與突破

盡管LSCI技術(shù)在醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，但在實(shí)際應(yīng)用中也面臨著一系列挑戰(zhàn)。為了克服這些挑戰(zhàn)，研究者們不斷探索新的技術(shù)方法和手段。例如，通過(guò)優(yōu)化光源和成像系統(tǒng)的參數(shù)配置，提高成像的信噪比和分辨率；通過(guò)采用先進(jìn)的圖像處理算法，減少光強(qiáng)分布不均勻、運(yùn)動(dòng)偽影和失焦模糊等因素對(duì)成像質(zhì)量的影響；通過(guò)結(jié)合其他成像技術(shù)（如熒光成像、超聲成像等），實(shí)現(xiàn)多模態(tài)成像，從而獲取更全和準(zhǔn)確的生物信息。

大成像深度LSCI技術(shù)

在生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中，往往需要透過(guò)厚厚的組織皮層來(lái)觀(guān)察深部的血流情況。然而，由于近紅外光的穿透能力有限，傳統(tǒng)的LSCI技術(shù)往往難以實(shí)現(xiàn)大成像深度。為了解決這一問(wèn)題，研究者們提出了多種新型的大成像深度LSCI技術(shù)。這些技術(shù)包括多曝光成像、線(xiàn)光源掃描照明、結(jié)構(gòu)光照明方法、散斑襯比光學(xué)層析方法（SCOT）等。這些技術(shù)通過(guò)優(yōu)化照明方式、探測(cè)方式和成像方式等，顯著提高了LSCI技術(shù)的成像深度，為腦科學(xué)、臨床診斷和手術(shù)輔助等領(lǐng)域的研究提供了有力支持。

新型LSCI應(yīng)用系統(tǒng)

隨著LSCI技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，一系列新型LSCI應(yīng)用系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。這些系統(tǒng)不僅具有更高的成像質(zhì)量和更廣泛的應(yīng)用范圍，而且操作更加便捷，能夠滿(mǎn)足不同實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的需求。例如，便攜式LSCI系統(tǒng)可以隨時(shí)隨地進(jìn)行血流監(jiān)測(cè)；內(nèi)窺式LSCI系統(tǒng)能夠深入體內(nèi)進(jìn)行在體血流成像；頭戴式LSCI系統(tǒng)則能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)自由移動(dòng)動(dòng)物的腦血流情況。此外，多模態(tài)LSCI系統(tǒng)通過(guò)將LSCI技術(shù)與其他成像技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多種生物信息的同步獲取和分析，為病疾的診斷和療治提供了更全和準(zhǔn)確的依據(jù)。

多模態(tài)LSCI系統(tǒng)的前沿應(yīng)用

多模態(tài)LSCI系統(tǒng)的出現(xiàn)，極大地推動(dòng)了LSCI技術(shù)在醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，在腦認(rèn)知與行為科學(xué)研究中，研究者們通過(guò)結(jié)合LSCI技術(shù)與腦電圖（EEG）或功能性磁共振成像（fMRI）技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大腦在認(rèn)知任務(wù)中的血流變化和神經(jīng)元活動(dòng)情況，從而揭示大腦的工作機(jī)制和認(rèn)知過(guò)程的神經(jīng)基礎(chǔ)。在心腦血管病疾的研究中，多模態(tài)LSCI系統(tǒng)可以同時(shí)監(jiān)測(cè)血管的直徑、血流量和血流速度等參數(shù)，為病疾的早期診斷和療治提供重要依據(jù)。此外，在燒損組織修復(fù)、腫瘤血管生成等研究中，多模態(tài)LSCI系統(tǒng)也發(fā)揮著重要作用。

激光散斑對(duì)比成像技術(shù)作為一種先進(jìn)的非侵入性成像技術(shù)，在醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷研發(fā)和發(fā)展，相信LSCI技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為人類(lèi)健康和生命科學(xué)研究做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

1、Functional photoacoustic microscopy of hemodynamics: a review[J]. Liu Chao;Wang Lidai.Biomedical Engineering Letters,2022

2、Multi-scale laser speckle contrast imaging of microcirculatory vasoreactivity.[J]. Lee Blaire;Sosnovtseva Olga;S?rensen Charlotte M;Postnov Dmitry D.Biomedical optics express,2022

3、散斑血流灌注成像在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J]. 張進(jìn)勇;謝宗能;孔平;李玥.激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2022(22)

4、Time varied illumination laser speckle contrast imaging.[J]. Siket Máté;Jánoki Imre;Demeter Kornél;Szabó Miklós;F?ldesy Péter.Optics letters,2021

5、Speckle illumination SFDI for projector-free optical property mapping.[J]. Chen Mason T;Papadakis Melina;Durr Nicholas J.Optics letters,2021

如果您也對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)感興趣，歡迎關(guān)注和推薦關(guān)注知乎帳號(hào)：知鼠達(dá)理和微信公眾號(hào)：BrainTalks, 腦聲常談，專(zhuān)注于動(dòng)物神經(jīng)科學(xué)與行為學(xué)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)的方法傳播與分享交流，您可以推薦給您身邊的朋友、同學(xué)以及老師，我們會(huì)定期更新您需要的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法的視頻和文章，希望能對(duì)大家?guī)?lái)幫助！

對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有興趣的小伙伴可以聯(lián)系知鼠達(dá)理の劉工13262879783