激光散斑對比成像（Laser Speckle Contrast Imaging, LSCI）技術是一種新型的非侵入性成像技術，它能夠在不損傷生物組織的情況下，實時、動態地監測和評估組織內部的血流變化。該技術通過記錄和分析激光照射在組織表面后形成的散斑模式，揭示出組織內部的血流動態信息，為醫學診斷和生命科學研究提供了全新的視角。
近紅外組織血流灌注成像儀，XR-X01，上海欣軟
技術原理與核心組成
LSCI系統的核心部分包括相干激光光源、成像模塊、圖像采集模塊以及散斑圖像處理模塊。光源發出相干性良好的激光，經過特定的光學系統調節后，均勻照射在目標組織上。組織中的散射粒子（如血紅細胞）與激光相互作用，產生散斑圖像。這些散斑圖像通過成像模塊（如顯微鏡）被投影到圖像傳感器（如CCD或CMOS相機）上，并由圖像采集模塊記錄。散斑圖像中包含了豐富的運動散射體（如血紅細胞）的速度信息，這些信息可以通過對散斑圖像進行時間和空間統計特性的分析來獲取。
技術挑戰與突破
盡管LSCI技術在醫學和生命科學領域具有廣泛的應用前景，但在實際應用中也面臨著一系列挑戰。為了克服這些挑戰，研究者們不斷探索新的技術方法和手段。例如，通過優化光源和成像系統的參數配置，提高成像的信噪比和分辨率；通過采用先進的圖像處理算法，減少光強分布不均勻、運動偽影和失焦模糊等因素對成像質量的影響；通過結合其他成像技術（如熒光成像、超聲成像等），實現多模態成像，從而獲取更全和準確的生物信息。
大成像深度LSCI技術
在生命科學和醫學研究中，往往需要透過厚厚的組織皮層來觀察深部的血流情況。然而，由于近紅外光的穿透能力有限，傳統的LSCI技術往往難以實現大成像深度。為了解決這一問題，研究者們提出了多種新型的大成像深度LSCI技術。這些技術包括多曝光成像、線光源掃描照明、結構光照明方法、散斑襯比光學層析方法（SCOT）等。這些技術通過優化照明方式、探測方式和成像方式等，顯著提高了LSCI技術的成像深度，為腦科學、臨床診斷和手術輔助等領域的研究提供了有力支持。
新型LSCI應用系統
隨著LSCI技術的不斷發展和完善，一系列新型LSCI應用系統也應運而生。這些系統不僅具有更高的成像質量和更廣泛的應用范圍，而且操作更加便捷，能夠滿足不同實驗場景的需求。例如，便攜式LSCI系統可以隨時隨地進行血流監測；內窺式LSCI系統能夠深入體內進行在體血流成像；頭戴式LSCI系統則能夠實時監測自由移動動物的腦血流情況。此外，多模態LSCI系統通過將LSCI技術與其他成像技術相結合，實現了多種生物信息的同步獲取和分析，為病疾的診斷和療治提供了更全和準確的依據。
多模態LSCI系統的前沿應用
多模態LSCI系統的出現，極大地推動了LSCI技術在醫學和生命科學領域的應用。例如，在腦認知與行為科學研究中，研究者們通過結合LSCI技術與腦電圖（EEG）或功能性磁共振成像（fMRI）技術，可以實時監測大腦在認知任務中的血流變化和神經元活動情況，從而揭示大腦的工作機制和認知過程的神經基礎。在心腦血管病疾的研究中，多模態LSCI系統可以同時監測血管的直徑、血流量和血流速度等參數，為病疾的早期診斷和療治提供重要依據。此外，在燒損組織修復、腫瘤血管生成等研究中，多模態LSCI系統也發揮著重要作用。
激光散斑對比成像技術作為一種先進的非侵入性成像技術，在醫學和生命科學領域具有廣泛的應用前景。隨著技術的不斷研發和發展，相信LSCI技術將在更多領域發揮更大的作用，為人類健康和生命科學研究做出更大的貢獻。
參考文獻：
1、Functional photoacoustic microscopy of hemodynamics: a review[J]. Liu Chao;Wang Lidai.Biomedical Engineering Letters,2022
2、Multi-scale laser speckle contrast imaging of microcirculatory vasoreactivity.[J]. Lee Blaire;Sosnovtseva Olga;S?rensen Charlotte M;Postnov Dmitry D.Biomedical optics express,2022
3、散斑血流灌注成像在醫學中的應用[J]. 張進勇;謝宗能;孔平;李玥.激光與光電子學進展,2022(22)
4、Time varied illumination laser speckle contrast imaging.[J]. Siket Máté;Jánoki Imre;Demeter Kornél;Szabó Miklós;F?ldesy Péter.Optics letters,2021
5、Speckle illumination SFDI for projector-free optical property mapping.[J]. Chen Mason T;Papadakis Melina;Durr Nicholas J.Optics letters,2021
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