人腦的質量隻占人體(ti) 的2%，而氧和營養(yang) 物質的消耗占20%。通過腦部血管係統進行的局部腦血流（cerebral blood flow, CBF）調節在將氧和葡萄糖傳(chuan) 輸到神經活動位置方麵起著至關(guan) 重要的作用。在臨(lin) 床和研究環境中，測量腦血管中的血流量對於(yu) 了解腦代謝和腦血管病理生理學極其重要。
Optica：基於(yu) 光學散斑圖像測速法的體(ti) 內(nei) 血流定量估計
技術背景：
人腦的質量隻占人體(ti) 的2%，而氧和營養(yang) 物質的消耗占20%。通過腦部血管係統進行的局部腦血流（cerebral blood flow, CBF）調節在將氧和葡萄糖傳(chuan) 輸到神經活動位置方麵起著至關(guan) 重要的作用。在臨(lin) 床和研究環境中，測量腦血管中的血流量對於(yu) 了解腦代謝和腦血管病理生理學極其重要。
因為(wei) CBF調節是解開神經活動及神經活動引起的其附近局部血流控製響應耦合的關(guan) 鍵，因此目前已經開發了多種工具用來測量和檢測CBF的時空動態。用於(yu) CBF的光學方法可以分為(wei) 三類：（1）基於(yu) 多普勒的方法，如激光多普勒血流測量、多普勒光學相幹斷層掃描和光聲多普勒測速；（2）紅細胞跟蹤測量，如活體(ti) 多光子激光掃描顯微鏡、共聚焦激光掃描顯微鏡和全息相位顯微鏡；（3）基於(yu) 散斑的方法，如激光散斑對比成像和多曝光對比成像。基於(yu) 散斑的方法係統簡單，並且能夠在臨(lin) 床上以高的時空分辨率進行無標記、寬場CBF成像。在測量速度上，粒子圖像測速（PIV）可以利用運動粒子的連續圖像來提取平均速度和方向。
當前不足：
多普勒法雖然可以定量測量，但在高幀率下不能做到寬視場。紅細胞法中的激光掃描法是點掃描，測量的血管數量有限，而全息法隻適用於(yu) 薄樣品。傳(chuan) 統的激光散斑成像方法結果隻能提供定性的相對流速，並將血管與(yu) 其周圍組織以大的對比度區分開來，不是定量的。PIV需要示蹤劑，限製了其在體(ti) 內(nei) 的国产成人在线观看免费网站。
文章創新點：
基於(yu) 此，韓國光州科學技術學院的Muhammad Mohsin Qureshi（第一作者）和 Euiheon Chung（通訊作者）提出了一種將PIV和激光散斑圖像分析相結合，可以同時給出血流的定量速度大小及速度方向的技術，用於(yu) 寬場、定量紅細胞（red blood cell, RBC）速度測量。結合高幀率的相機，可以在活體(ti) 實現48fps的速率圖，這足以允許在大的視場下研究功能性大腦激活（functional brain activation，如與(yu) 神經血管耦合現像中的各種刺激相關(guan) 的血流動力學反應）和應對發生在數秒時間內(nei) 的血流響應事件。
原理解析：
（1）相幹光源經過波長尺度上是粗糙的物體(ti) 或被它反射時，散斑就會(hui) 扮演一個(ge) 重要的角色，即產(chan) 生一個(ge) 對比度高的顆粒狀圖樣。在相幹光源照射生物組織時，由於(yu) 生物組織微觀尺度上凹凸不平引起後向散射回的光互相發生幹涉而形成散斑圖像。當照射的樣品是動態的時候，散斑模式就會(hui) 發生變化。
（2）如圖1，連續采集到的兩(liang) 幀散斑圖像，每幀圖像劃分成小的探測窗口I1(x,y)和I2(x,y)，計算這兩(liang) 個(ge) 探測窗口的互相關(guan) ，獲得單次操作的相關(guan) 圖。
（3）為(wei) 了提高信噪比，操作n次（文中選用n=4），求取平均相關(guan) 圖。
（4）從(cong) 平均相關(guan) 圖找到峰值位置，計算出在采集時間間隔內(nei) 的粒子位移，從(cong) 而計算出視場內(nei) 的速度圖。
（5）以一個(ge) 像素為(wei) 步長移動探測窗口，重複(2)-(4)，直到整個(ge) 散斑圖都被探測窗口掃描完畢，獲得整個(ge) 散斑場的速度圖。
實驗裝置解析：532nm連續激光，經過聲光調製器(acousto-optical modelator,AOM)、函數發生器和光闌控製激光的時序開關(guan) 輸出（目的是降低單次照射時間至~1ms，從(cong) 而減小散斑拖影現像。如果相機曝光時間能夠同樣足夠低，就不用控製光源的開關(guan) ）。樣品表麵平均激光功率為(wei) 3.5mW。活體(ti) 成像時散斑圖像被20X/0.4物鏡采集，經線偏振片提高散斑對比度，最後成像在scmos上,其最大采集幀率190fps。
視頻1：OSIV在光血栓形成中風小鼠模型中的国产成人在线观看免费网站
參考文獻：Muhammad Mohsin Qureshi, Yan Liu, Khuong Duy Mac, Minsung Kim, Abdul Mohaimen Safi, and Euiheon Chung, "Quantitative blood flow estimation in vivo by optical speckle image velocimetry," Optica 8, 1092-1101 (2021)
DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA.422871
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