海馬體與大腦的記憶功能和導(dǎo)航功能相關(guān)，嚙齒動物的海馬體常被用來作為研究神經(jīng)生理學(xué)的模型系統(tǒng)例如研究神經(jīng)可塑性等。該部位的血管變化與腦部疾病密切相關(guān)，例如阿爾茨海默氏病，癡呆和癲癇病。小鼠海馬體周圍的血管成像可能有助于進一步闡明這些疾病的潛在機制。光學(xué)相干斷層掃描血管造影（OCTA）是一種新興技術(shù)，可以提供無標(biāo)簽的血流信息。由于海馬體是小鼠大腦的深層結(jié)構(gòu)，因此直接使用OCTA和其他顯微成像方式對血管網(wǎng)絡(luò)進行可視化一直是醫(yī)學(xué)影像學(xué)的研究挑戰(zhàn)之一。目前已有使用多光子顯微鏡對海馬血管進行了成像，但是使用此技術(shù)時，必須用熒光探針標(biāo)記。而在此研究中研究者Kwan Seob Park等人使用1.7μm掃描OCT系統(tǒng)對小鼠海馬體結(jié)構(gòu)進行了無標(biāo)簽和無創(chuàng)微血管成像。成像結(jié)果表明，具有一定穿透能力的OCTA系統(tǒng)可以可視化海馬不同部位與大腦深部區(qū)域相對應(yīng)的血流。

在該實驗中，研究者使用OCTA系統(tǒng)對5周齡小鼠的大腦成像，通過顱窗觀察海馬體中的微血管系統(tǒng)。為了確認獲得的OCT腦部圖像的組織學(xué)位置，我們將OCT結(jié)構(gòu)圖像和OCTA圖像與H＆E組織學(xué)進行了比較如圖一。并對海馬體結(jié)構(gòu)中的不同部分進行了血管成像如圖二，通過對不同深度的成像分別呈現(xiàn)了CCg，CA1g，DGg三部分的微血管信息。

圖一：從左側(cè)開始，H＆E組織學(xué)顯示了海馬結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的OCT圖像和OCTA圖像。

圖二：小鼠腦海馬結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)和微脈管系統(tǒng)的體內(nèi)成像。為了確認1.7μmOCTA與深部腦成像的性能，我們比較了1.7μm和1.3μmOCTA成像。結(jié)果顯示在伴隨深度增加的同時1.3μmOCTA具有更好的亮度，但是1.7μmOCTA具有更好的對比度，如圖三。

圖三：1.7 µm和1.3 µm OCTA的圖像質(zhì)量比較。實驗中使用的鏡頭空氣中成像深度為1.8毫米，可以覆蓋整個海馬體的結(jié)構(gòu)（空氣中約為1.4毫米）。但是，使用單個成像無法獲得整個海馬結(jié)構(gòu)的OCTA圖像。由于小鼠腦組織的濁度，有效DOF略有降低，而海馬體附近的血管只有幾微米大小。因此，當(dāng)成像平面與焦點平面不對齊時，導(dǎo)致深層的微血管很容易模糊或不可見。在沿軸向更改焦點位置以對此進行校正時，獲得了四個不同的數(shù)據(jù)。每個焦點位置由不同的彩色箭頭指示如圖四。將各個層圖像進行動畫擬合得到完整的海馬體內(nèi)部微血管圖像如文開頭視頻。

圖四：合并后的OCTA總計具有4種不同的焦深和分段的小鼠大腦深部血管的分布圖。

總而言之，此文描述了使用1.7-μmSS-OCT血管造影系統(tǒng)對小鼠大腦海馬血管網(wǎng)絡(luò)進行體內(nèi)無標(biāo)記觀察。生成圖像顯示該系統(tǒng)可以成像到海馬結(jié)構(gòu)的底部。因此可以體內(nèi)實現(xiàn)無創(chuàng)，無標(biāo)簽深層血管成像。此外，我們發(fā)現(xiàn)，與1.3μm波長的光相比，較低的1.7μm的光更加適合用于深部OCTA成像，因為圖像的背景水平較低。綜上所述，此研究已經(jīng)證明1.7-μmSS-OCT血管造影可以提供具有高時空分辨率的海馬結(jié)構(gòu)及血管深度圖像。深部腦血管成像有助于理解多種病理，例如阿爾茨海默氏病，癡呆和癲癇。此技術(shù)將為腦部的相關(guān)研究提供全新的視角。

參考文獻

Park KS, Shin JG, Qureshi MM, Chung E, Eom TJ. Deep brain optical coherence tomography angiography in mice: in vivo, noninvasive imaging of hippocampal formation. Sci Rep. 2018;8(1):11614. Published 2018 Aug 2. doi:10.1038/s41598-018-29975-6