基于S185画幅式高光谱成像技术的大脑皮层血流动力学研究

英文名称：Hyperspectral Imaging of the Hemodynamic and Metabolic States of the Exposed Cortex: Investigating a Commercial Snapshot Solution

伦敦大学医学物理和生物学部/伦敦大学神经学部

本文将S185画幅式高光谱成像仪与显微镜相结合组成显微高光谱成像系统，对小鼠大脑皮层进行了高光谱图像采集；S185可瞬间捕捉血液的动态变化（传统的推扫式成像技术很难完成此类研究需求），其具有良好的光谱与空间分辨能力，精准地定位了血红蛋白和氧化酶，并基于高光谱数据绘制了大脑皮层氧合血红蛋白(HbO2)、脱氧血红蛋白(HHb)和细胞色素C氧化酶(oxCCO)的分布图，直观显示相对浓度的变化，顺利开展了氧依赖型血流动力学和量化大脑新陈代谢的研究。

图1 大脑皮层的高光谱成像图

图2 大脑皮层中的血红蛋白和氧化酶（778-902nm）

图3 主血管中血红蛋白浓度变化图（778-902nm）

图4 主血管外血红蛋白浓度变化图（778-902nm）

图5 扩展光谱扫描范围后主血管中血红蛋白浓度变化图（650-986nm）

结论：

S185采用画幅式高光谱成像技术，所有光谱通道同步成像，可以简便地在1/1000秒内探测目标的二维几何空间及一维连续的光谱信息，快速测量无伪影，因而可测微观动态样品，有效避免微组织结构的自溶。本实验为高光谱在医药生物学中的应用研究提供了一种简便的解决方案，以期通过对高光谱数据进行精确的光谱特征分析来对大脑代谢过程进行更全面的描述。