头戴式显微镜以光学激发超声探测方式获得大脑皮层血管分布及血氧饱和度信息示意图。金龙供图

本报讯（记者朱汉斌）暨南大学教授关柏鸥团队研制出一种头戴式显微镜，能够对自由运动状态的小动物进行脑功能成像，以单血管分辨率观察其脑皮质层的氧合功能及动态变化，为脑科学及急重症医学研究提供了新的影像学技术。相关研究成果近日发表于《光：科学与应用》。

该头戴式显微镜是基于光声成像原理实现的，以光纤引导脉冲激光激发生物组织产生超声信号，通过光纤超声传感器探测光声信号获得目标成分的空间分布。血红蛋白对激光的内源性吸收，不仅能够提供高对比度的血管图像，还能实现血氧饱和度的量化表征。

研究人员凭借首创的双频干涉光纤超声传感技术，将超声信号转换为激光频率变化并进行信号放大，以光外差探测方式实现信号读出。光纤超声传感器只有头发丝粗细，其灵敏度比同尺寸压电传感器高出两个数量级，而且具有优良的抗干扰能力。光声成像探头重量仅4.5克，能够以9微米的横向分辨率和0.2赫兹的帧速率，在1.2毫米区域内连续监测脑皮层血氧饱和度的分布和外界刺激下氧合状态的变化。

研究人员将光声显微镜佩戴在小动物头上，获得了从麻醉到苏醒过程中的动态脑成像结果。研究人员还利用该显微镜对小动物吸入氮气、二氧化碳等不同气体下脑氧合状态的变化进行了实时观察。

该研究实现的光纤光声显微镜具有体积小巧、灵敏度高、分辨率高、成像方式灵活等技术优势，能够更好地满足脑科学及医学需求。目前，该技术已提供给急重症医学研究团队，用于研究不同疾病对脑功能产生的损伤机制，为精准制定救治方案提供科学依据。（2024-01-18）

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41377-023-01348-3

原文链接：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2024/1/378040.shtm?id=378040

责编：李伟苗