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巴黎医学物理实验室(ESpCI paris- psl, Inserm, CNRS)连续进行的两项研究突出了非侵入性3D超声成像的进展,使实时观察心脏和大脑这两个整个器官的血液流动成为可能。该研究发表在JACC Cardiovascular Imaging杂志上,并被刊登在eBioMedicine杂志封面。
器官由一个复杂的血管网络提供,这对它们的正常功能至关重要。一些成像技术提供了血管网络的全局视图,但超快3D成像首次允许我们观察血液从大动脉流向直径只有几微米的最小血管。
多年来,巴黎医学物理实验室在无创、非电离超声成像方面一直处于世界领先地位。在过去的10年里,随着超灵敏多普勒成像(uDoppler)和二维超声定位显微镜(ULM)的发展,该实验室在血管成像方面取得了重大进展。这项技术被授权给大脑成像领域的Iconeus公司(一家由该实验室的工作产生的初创公司),该技术已经在神经科学研究领域得到了大量应用。physMed的研究人员刚刚通过在3D中部署ULM达到了一个重要的里程碑。多亏了三维图像,研究人员获得了啮齿类动物心脏和大脑的超分辨率图像,这是整个器官的尺寸。
为了在如此高的分辨率下实现这样的壮举,科学家们注入了微观气泡,其位置在高成像速率下被监测。这使得获取血流和通道大小的详细信息成为可能,从而重建该器官的整个血管活动。除了提供器官功能的基本知识,这项技术还可以提供各种心血管病理方面的宝贵信息,甚至可以衡量不同治疗的有效性。

一个技术挑战
该团队还必须克服几个技术挑战。以心脏为例,有必要找到理想的测量窗口,以便能够纠正图像上与呼吸和心跳有关的运动。对于大脑,可能需要实现后处理算法来纠正由颅骨引起的信号失真。此外,从2D成像到3D成像的转变意味着收集的数据量的巨大增加:在一分钟的采集过程中,需要处理的数据量超过了1Tb的信息。
在考虑进入人类诊所之前,科学家们将通过优化传感器、电子设备和数据处理方法进一步提高他们的技术。但该团队相信,3D超声显微镜的科学原理及其技术可行性已经得到了证明。
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