功能性超声成像定量评估衰老模型中功能性充血的新方法及其与激光散斑对比成像的比较研究

本研究针对衰老相关脑血管功能减退导致认知障碍的机制难题，创新性地采用功能性超声成像(fUS)技术，通过与金标准激光散斑对比成像(LSCI)的系统性对比，证实fUS在慢性颅窗模型中可精准检测年龄依赖性功能性充血(FH)减退和血管稀疏现象，为衰老脑血管研究提供了高分辨率、可纵向监测的新工具。

　　

随着全球老龄化加剧，阿尔茨海默病和血管性认知障碍(VCI)已成为65岁以上人群的主要死因，相关医疗费用在美国每年超过5000亿美元。脑血管功能障碍是这些疾病的核心病理特征，表现为神经血管耦合受损、血脑屏障破坏和微出血等。其中功能性充血(Functional Hyperemia, FH)——即神经活动引发的局部脑血流(CBF)增加——的年龄相关性减退尤为关键，但目前缺乏理想的在体监测手段。激光散斑对比成像(LSCI)虽是临床前研究的金标准，但存在穿透深度有限、需终末实验等缺陷。功能性超声成像(functional ultrasound, fUS)虽具高时空分辨率优势，但其在衰老研究中的可靠性及手术时机的影响尚未阐明。

美国俄克拉荷马大学健康科学中心的研究团队在《NeuroImage》发表论文，首次系统评估fUS在衰老小鼠FH检测中的应用价值。研究采用时序性衰老模型（3-6月龄年轻鼠和20-22月龄老年鼠），比较急性（术后立即）与慢性（术后14天）TPX聚合物颅窗植入条件下，fUS与LSCI检测FH的相关性，并联合超声定位显微镜(ULM)和免疫荧光技术分析血管密度。关键技术包括：1）多阵列高频超声探头（15MHz）的fUS成像；2）标准化颅窗手术与双模（LSCI/fUS）序贯检测；3）基于Allen脑图谱的ROI配准；4）ULM血管网络重建与免疫荧光验证。

研究结果部分：
3.1 fUS与LSCI提供可比的FH测量
在慢性组中，fUS与LSCI检测的年轻鼠FH响应（~15% vs ~10%）高度相关（Pearson r=0.92），且均显示老年鼠FH显著降低（~4%）。急性组则因手术炎症干扰导致年轻鼠FH异常抑制（~6%），掩盖年龄差异。

3.2 fUS检测年龄相关血管密度降低
ULM在慢性组成功识别老年鼠皮层血管密度下降（较年轻鼠减少30-40%），与免疫荧光结果高度一致（r=0.82-0.90）。但ULM因500μm成像层厚导致血管直径测量值较50μm切片免疫荧光高3倍，提示其更适用于宏观血管网络评估。

讨论指出，TPX颅窗的声学兼容性使fUS能穿透皮肤进行长期监测，克服了LSCI的浅表局限。fUS对微小血管的敏感性使其检测FH变化的动态范围优于LSCI（斜率1.6倍）。研究首次明确术后14天是脑血管功能恢复的关键窗口，急性炎症会干扰测量。虽然ULM的厚度限制影响单血管参数解析，但其无创、全脑覆盖的优势为衰老血管研究提供新维度。

该研究不仅确立fUS作为衰老脑血管研究的可靠工具，更揭示了手术时机对功能检测的深刻影响，为神经血管耦合机制的纵向研究奠定方法学基础。通过双模态验证策略，研究团队为转化医学提供了从动物模型到临床应用的桥梁，对认知障碍的早期诊断和干预具有重要启示。