新型大脑成像技术助力癫痫病灶探测
图片说明：利用脉冲激光束振动大鼠大脑，就能够揭示出癫痫发作的病灶区域。
（图片来源：Huabei Jiang）
美国佛罗里达大学的一项最新研究表明，与传统扫描或外科手术方法相比，利用激光束可以更加简易快捷地探测癫痫症的大脑病灶。相关论文发表在《医学与生物学中的物理学》（Physics in Medicine and Biology）杂志上。
癫痫症是最为普遍的大脑疾病之一，它影响着世界上大约1%的人口。当大脑特定区域的神经冲动比正常情况下快得多时，癫痫就可能发作。只有大约三分之二癫痫患者可以用药物进行治疗，剩下的只能选择外科手术。然而，外科方法的治愈率较低，复发率很高，这在所谓的“新皮层发作”（neocortical seizures）中表现得尤为明显。
通过外科方法确定癫痫的大脑病灶比较困难，常常需要在大脑表层插入电极。在最新的研究中，美国佛罗里达大学Huabei Jiang教授和同事开发出一种无创技术——利用能向大脑内发射激光的扫描仪来确定病灶所在，并且已经在大鼠模型上验证了该方法的有效性。
这项技术名为无创激光诱导光声成像（PAT），一束强激光穿过头骨照入大脑，导致脑组织产生微小振动。大脑活跃的区域会吸收大部分光线，从而产生最强的振动，利用超声波换能器“倾听”这种振动就可以对大脑及其活性进行成像，进而确定出与癫痫发作相关的大脑区域。
Jiang表示，该技术只需要几秒钟或者更短的时间就能完成，相比之下CT扫描和磁共振成像都需要数分钟的时间。“这确实很快，而且该技术成本较低，还有望向便携式发展，因此大脑成像可以在患者的病榻边实时进行。”此外，较快的速度还让该技术适用于儿童和婴儿，他们很难乖乖地躺很长时间。
在大鼠上得到理想的结果后，研究人员目前致力于将该技术拓展到人类身上。他们将利用一顶特殊的帽子来传输激光，同时采集大脑振动。值得注意的是，这并不是简单的将大鼠扫描仪放大就可以实现的。人类的头骨有约一厘米厚，而大鼠的只有不到一毫米，这会导致激光束难以振动人类头骨内的大脑，同时让从外部收集振动更加不便。
不过，Jiang和同事对克服这些问题充满信心。他们将采用波长更长的激光，以便深入人类大脑组织。同时，还会利用一种特殊的凝胶保证激光和振动都能更好的传输。（科学网 任霄鹏/编译）
生物谷推荐原始出处：
（Physics in Medicine and Biology），53 1921-1931, doi: 10.1088/0031-9155/53/7/008，Qizhi Zhang, Huabei Jiang
Non-invasive imaging of epileptic seizures in vivo using photoacoustic tomography
Qizhi Zhang, Zhao Liu, Paul R Carney Zhen Yuan, Huanxin Chen, Steven N Roper and Huabei Jiang
Abstract. Non-invasive laser-induced photoacoustic tomography (PAT) is an emerging imaging modality that has the potential to image the dynamic function of the brain due to its unique ability of imaging biological tissues with high optical contrast and ultrasound resolution. Here we report the first application of our finite-element-based PAT for imaging of epileptic seizures in an animal model. In vivo photoacoustic images were obtained in rats with focal seizures induced by microinjection of bicuculline, a GABAA antagonist, into the neocortex. The seizure focus was accurately localized by PAT as confirmed with gold-standard electroencephalogram (EEG). Compared to the existing neuroimaging modalities, PAT not only has the unprecedented advantage of high spatial and temporal resolution in a single imaging modality, but also is portable and low in cost, making it possible to bring brain imaging to the bedside.
- 众说风云 (已有0条评论)
