In una nuova pubblicazione da Opto-Electronic Advances, i ricercatori della National University of Singapore, Singapore, discutono dell'imaging di autocorrelazione con macchie laser confocali del flusso dinamico nella microvascolatura.

La misurazione e la visualizzazione quantitativa del flusso sono vitali per molte discipline scientifiche e ingegneristiche. Gli autori di questo documento propongono un metodo di imaging del flusso dinamico senza etichetta, l'imaging confocale dello speckle laser, per l'imaging quantitativo e in tempo reale del flusso sanguigno a livello microscopico. Il sistema di imaging sviluppato condivide molte caratteristiche di un microscopio a fluorescenza confocale ed è quindi in grado di ottenere immagini di flusso dettagliate e di alta qualità da campioni di tessuto spesso. Il metodo qui descritto non richiede l'etichettatura della fluorescenza o qualsiasi altra procedura di preparazione del campione.

Invece, il meccanismo di contrasto è puramente intrinseco e si basa su cambiamenti di fase ottica causati dal flusso di globuli, che possono essere convertiti in fluttuazioni casuali dell'intensità della luce. Quando un campione di tessuto viene illuminato con un raggio laser, le immagini acquisite contengono generalmente tali fluttuazioni di intensità casuali, le cosiddette macchie laser. L'impostazione dell'imaging dello speckle laser confocale è implementata sopra un microscopio confocale a scansione lineare, che forma una linea di illuminazione sul campione. Una telecamera di linea è posizionata per catturare selettivamente i segnali di macchiettature provenienti dalla linea illuminata e respingere efficacemente la luce sfocata, che è un problema serio che porta a contrasto e risoluzione ridotti nelle tecniche di imaging delle macchie laser convenzionali.

Scansionando rapidamente la linea di illuminazione sulla superficie del campione, è possibile acquisire immagini bidimensionali di macchie grezze a una velocità superiore a 200 fotogrammi al secondo. L'analisi delle serie temporali delle immagini speckle viene eseguita pixel per pixel, una strategia che preserva la risoluzione spaziale nelle immagini elaborate. L'autocorrelazione e il calcolo del contrasto delle macchie sono entrambi metodi di analisi comunemente usati che collegano i parametri derivati ​​dalle macchie alla velocità del flusso sanguigno locale. Tuttavia, la combinazione della microscopia confocale con l'analisi dello speckle basata sull'autocorrelazione, chiamata Line Scan Laser Speckle Autocorrelation Imaging (LSAI), si rivela superiore.

Con esperimenti di imaging su piccoli animali, gli autori hanno dimostrato che LSAI è in grado di quantificare la velocità del flusso locale a singoli pixel, che sono significativamente più piccoli del diametro tipico dei capillari. Inoltre, LSAI è abbastanza veloce da catturare le variazioni della velocità del flusso video allo stesso livello microscopico. In breve, l'imaging a macchie laser confocale porta una svolta all'imaging del flusso in vivo con le sue prestazioni senza precedenti.

Un'applicazione immediata dell'imaging speckling laser confocale consiste nel mappare e quantificare il flusso sanguigno dinamico nei microvasi. I microvasi sono i vasi sanguigni più piccoli all'interno dei tessuti degli organi, comprese le arteriole terminali, le metarteriole, i capillari e le venule. All'interno della rete dei microvasi, l'interazione tra sangue e tessuto crea un ambiente in cui le cellule dei tessuti possono sopravvivere. La circolazione del sangue nel microcircolo è la cosiddetta microcircolazione, fondamentale per analizzare e comprendere la fisiopatologia e la patogenesi di un'ampia gamma di malattie umane. Strumenti sperimentali con risoluzione temporale e spaziale adeguatamente elevate sono altamente desiderabili per la visualizzazione in vivo e, soprattutto, la misurazione quantitativa delle mappe del flusso sanguigno dipendenti dal tempo nella microvascolatura per ulteriori indagini cliniche e precliniche. Il nuovo metodo di imaging con puntino laser confocale sviluppato dagli autori di questo articolo supera i limiti tecnici delle tecniche esistenti. Può diventare uno strumento di imaging standard nella ricerca sulla microcircolazione e nelle diagnosi cliniche. + Esplora ulteriormente

Imaging di macchie laser con rilevamento trasmissivo per il monitoraggio del flusso sanguigno nei tessuti spessi