華盛頓大學光學和生物醫學工程領域的著名專家王瑞康教授在頂級期刊IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING（IF：7.816）發表文章《Monitoring Acute Stroke Progression: Multi-Parametric OCT Imaging of Cortical Perfusion, Flow, and Tissue Scattering in a Mouse Model of Permanent Focal Ischemia》文中采用光學相干斷層掃描成像的方法監測急性中風的腦部病理改變，這對腦部中風等神經血管疾病提供了一種新的研究方向和監測手段。接下來讓我們看看這篇文獻的內容吧。
腦缺血性中風導致腦組織的損傷，其特征在于神經元和血管之間的復雜關聯。在其發展的早期階段進行成像可以預測組織梗塞和半身不遂疾病的發生與發展，從而確定最佳干預治療方案，以其對挽救腦功能損害。本文研究了光學相干斷層掃描（OCT）對活體實驗模型的缺血性卒中急性損傷成像。根據OCT成像提供的內源性光散射信號，作者開發了一個集成的成像平臺，可以測量皮質組織內血液灌注，血流，紅細胞速度和光衰減的變化，在小鼠模型中局灶性腦缺血期間。在急性期（從閉塞后5分鐘到最初幾個小時），使用多參數OCT成像顯示模型體內多種血流動力學和組織散射反應，包括腦血流量不足，毛細血管非灌注，穿透血管移位，并通過三氯四唑氯化鋅的死后染色確定驗證。
MCAO模型建立后不同時間光學斷層掃描血流成像
MCAO模型建立后不同時間CBF血流范圍圖與光學斷層掃描血流成像疊加
首先本文中作者利用光學相干斷層掃描的光學特性來計算了MCAO模型中的血流衰減系數并對腦血流 CBF彩色圖對其進行區域內的量化及成像所需的數據進行處理。接下來對MCAO模型開始后進行持續時間的觀察并記錄其光學相干斷層掃描成像的血流灌注量，速度，衰減系數等指標的變化。


圖1.活體OCT顱窗成像的健康小鼠大腦。A）橫斷面（X-Z）OCT圖像，描述大腦皮層的解剖細節，灰質（GM）和白質（WM）。B) 對應的橫斷面(X-Z)OCTA圖像，表示大腦皮層的血液灌注。C）對應的橫斷面衰減系數圖像的深度依賴性信號衰減補償前圖像。E）峰值振幅的擬合函數。D）補償后圖像。F) 衰減深度剖面圖（白線在C和D中）的比較顯示出補償后的衰減系數圖。G）白光圖。H）血管圖。I）血流衰減圖。


圖2.相對腦血流量（rCBF）的測量。A）中風模型腦部2.5小時后MCAO的照片圖像。箭頭表示大腦的血液閉塞的部位。在1.5小時后MCAO模型獲得的血管造影（插圖）與大腦缺血區域將在空間中擴大的同心圖案表示為黃色點狀半圓的空間共定位。B）在1.5小時后MCAO模型的空間分布的血管造影與rCBF顏色的重疊圖。C）rCBFs的輪廓，與血液閉塞部位的距離統計圖。IC，infarct core；P，penumbra；BO，benign oligemia；N，normal。

dMCAO后腦血流灌注和速度的急性變化 
作者使用OMAG和DOMAG圖像進行不同梗死時間點的腦部病理改變的觀察與記錄，結果顯示在所有小鼠（n=5）中，dMCAO后立即出現明顯的毛細血管灌注下降，并在數分鐘內伴隨著MCA分支的收縮性血管張力發生明顯的毛細血管灌注下降，在毛細血管灌注的組織和毛細血管非灌注組織之間最終形成一個邊界，該區域內沒有明顯的毛細血管灌注。雖然dMCAO后在MCA范圍內出現了一個漸進式的毛細血管灌注下降，但在ACA范圍內的毛細血管在一開始表現出短暫的缺血，隨后恢復到基線水平。此外，這兩個區域的DOMAG結果顯示血流速度（圖3C和3D）與其下游毛細血管灌注相比變化同步。

圖3.A)和B)分別為中風模型OMAG和DOMAG圖像的時間序列，OMAG圖像顯示腦血液灌注的變化，從基線到131分鐘后dMCAO。右邊的比例尺代表了反射率的對數灰度。偽彩色DOMAG圖像顯示腦血管中RBC血流速度的雙向軸向成分。在（B）中的紅色代表血液向入射探針光束（負方向），綠色代表相反的（正方向）的顏色;它們的色調表示速度，從-6.1毫米/秒到+6.1毫米/秒的延伸。刻度條為1毫米。灌注和血流速度的動態變化，分別在ACA（C）和MCA（D）近端的小區域（1毫米×1毫米）明顯觀察到。
dMCAO后腦血流的急性變化 
從OMAG振幅估計的相對腦血流變化CBF（rCBF，CBF與基線的相對變化）結果顯示了CBF下降的現象（圖4A）并記錄了其改變過程，但特別的是dMCAO后在ACA區域內CBF下降到70％的基線用了25分鐘并在這一水平持續了20分鐘，然后約2小時后逐漸升高到90％的基線水平（見圖4B中的P3線圖）。

圖4.A）大腦的照片，rCBF圖的時間過程與相應的OMAG圖像（灰度）疊加。較為溫暖的顏色代表較高的百分比（％）的基線CBF水平。B）平均痕跡的rCBF反應在三個不同的位置;P1，P2，和P3在頭顱窗口中的所有5只小鼠缺血期間，顯示急性腦卒中相關的相對CBF的變化對基線的相對變化。陰影區域表示平均線周圍的兩個標準偏差。每個位置距離閉塞的源頭（P1，P2和P3）是2.5毫米，3.5毫米，和4.5毫米。
 dMCAO后衰減系數的急性變化
光衰減映射顯示了大腦皮層組織散射的變化。并進行TTC染色以檢驗和解釋活體動物模型OCT結果。在圖5A中，在毛細血管非灌注區的衰減系數值顯著增加，隨后實驗證實為組織梗塞。衰減系數的增加，引起的缺血區域的散射增加，結果表明這可能是由于局灶性腦缺血中的破壞性事件發展過快導致，這對神經元和膠質細胞是關鍵的，最終導致細胞死亡從而改變了光的衰減系數。

圖5.A)在急性缺血性中風期間的小鼠腦的衰減系數測量。B）覆蓋的OMAG圖像（紅色）和衰減系數圖（綠色）。C)TTC染色的冠狀腦切片的頂部視圖。梗塞區域出現為白色，正常組織出現為紅色。D）一個小區域的血管（箭頭）相對于基線的變化。血管位移是作為穿透血管和其皮下血管之間的角度變化來測量的。E）每只小鼠的血流圖像測量結果（平均值±標準值）。F）血液灌注（紅色）和衰減（綠色）的時間過程中的橫斷面皮層組織從表面到350微米的深度的位置的時間過程。
最后總結，此研究為我們展示了一種新型的OCT成像平臺，用于急性缺血性中風后腦損傷的血管和細胞反應的時空動態成像。在活體動物模型中能有效地監測多種生理病理改變，這將促進臨床前深入研究缺血性腦損傷的機制，并促進一些治療策略的發展，以改善缺血性中風的預后及治療。