Iconeus超声功能及血流成像仪

研究在清醒小鼠中建立血栓栓塞性卒中模型，通过颅骨固定板实现无麻醉状态下的卒中诱导与多模态成像（Figure 2，Figure 1A-D）。使用阿替普酶（recombinant tissue-type plasminogen activator, rtPA）或生理盐水治疗，分别在10分钟、1小时和24小时进行功能超声与MRI成像，评估脑血流、脑血容量、功能连接与神经血管耦合变化，以揭示早期生物标志物与治疗反应。

rtPA是一种通过基因工程生产的、能够特异性溶解血管内血栓的救命药物。它是治疗急性缺血性卒中的基石，其核心价值在于通过恢复血流来拯救濒临死亡的脑细胞，但同时也伴随着出血风险和严格的时间限制。

Figure 2：实验设计与动物分组流程图
该图以示意图形式概括了整个研究的时间线，包括动物适应、头板手术、卒中诱导、治疗及多模态成像的时间点，并总结了用于不同分析目的的动物分组情况。

1、rtPA显著减小梗死体积
在卒中诱导24小时后，rtPA治疗组的梗死体积较对照组减少了36.7%（Figure 1E-F，rtPA组：10.97±4.7 mm³，对照组：17.33±5.92 mm³），表明rtPA在清醒小鼠模型中具有明确的神经保护作用。

Figure 1：清醒小鼠模型构建、应激验证与rtPA疗效基础评估
A-D 展示了用于清醒状态下手术和成像的颅骨固定板装置、使小鼠适应实验过程的流程，以及通过测量血清皮质酮水平验证该流程能有效减轻小鼠应激。

E-F 显示了在卒中24小时后，rtPA治疗能显著减小T2加权MRI所见的梗死体积，并展示了梗死在脑内的前后分布。

2、ASL-MRI揭示脑血流早期下降与晚期过度灌注
ASL-MRI显示，卒中后1小时，梗死区域脑血流下降66.5%，而在24小时后出现过度灌注（增加51.2%）（Figure 3）。rtPA治疗组在1小时时CBF下降较轻（-49.0%），提示其早期血流恢复效果。

ASL-MRI，中文全称为动脉自旋标记磁共振成像，是一种无需注射外源性对比剂便能定量测量组织灌注（血流）的功能性磁共振技术。
 

Figure 3：动脉自旋标记MRI揭示脑血流动态及其预测价值
A-B 通过ASL-MRI显示，卒中后1小时梗死区脑血流急剧下降，而在24小时后出现过度灌注；rtPA治疗在早期有改善血流的趋势。

C-D 相关性分析表明，在rtPA治疗组中，卒中后1小时的脑血流水平与24小时的最终梗死体积呈负相关，提示早期脑血流测量可预测治疗结局。

3、超声成像揭示脑血容量早期下降与rtPA诱导的恢复
超声成像显示，卒中后10分钟CBV下降约59%-62%（Figure 4）。rtPA治疗组在1小时时CBV显著恢复（+87.3%），而对照组仅部分恢复（+31.4%），说明rtPA能快速改善微循环。

Figure 4：超声成像监测脑血容量动态变化
A 展示了清醒小鼠超声成像的实验设置及基于MRI定义的感兴趣区划分方法。

B 显示了在梗死区、非梗死皮层及整个同侧皮层内，CBV在卒中后10分钟急剧下降，rtPA治疗在1小时能显著促进其恢复，并在24小时引发过度灌注。

4、早期超声低灌注区域预测最终梗死体积
卒中后10分钟的超声低灌注区域与24小时MRI梗死体积显著相关（Figure 5，对照组R²=0.6465，rtPA组R²=0.6241），表明早期超声成像可用于预后预测。

Figure 5：早期超声低灌注区域预测最终梗死结局
A-C 证明在卒中后10分钟（治疗前）通过超声功率多普勒测量的低灌注区域，与24小时后的MRI梗死体积高度相关，具有预后预测价值。这种相关性在rtPA治疗后1小时消失，表明治疗改变了病理进程。

5、功能中线移位反映脑连接性变化
卒中后10分钟出现功能性中线移位（fMLS）达12.0°，rtPA治疗在1小时内显著减轻该移位（3.6° vs 14.8°），提示rtPA有助于恢复半球间功能连接（Figrue 6）。
功能性中线移位是一种基于大脑功能连接变化提出的新型影像学指标，用于评估脑损伤后的网络失衡。当一侧半球因卒中遭受严重损伤时，其内部及对半球间的功能连接会急剧减弱，导致这个功能平衡点向健康半球偏移，在图表上即表现为一条“功能中线”的旋转或平移，其偏移角度即为功能性中线移位值。该指标能捕捉卒中后脑网络功能障碍，并可用于量化治疗（如rtPA）后的功能恢复情况。

Figure 6：静息态功能连接与功能性中线移位
A-C 通过功能超声绘制大脑区域间的连接图，并引入功能性中线移位指标，发现卒中后连接迅速失衡（fMLS增加），而rtPA治疗能快速减轻这种移位。
D 使用半球差异指数进行定量分析，同样证实rtPA能促进半球间功能连接的恢复。

6、神经血管耦合反应恢复
卒中后10分钟，刺激触须引起的CBV反应在患侧几乎完全消失（-100.5%）（Figrue 7）。rtPA治疗组在24小时时部分恢复（-63.1%），且与最终梗死体积负相关（R²=0.3346），表明功能恢复与结构保护相关。

Figure 7：神经血管耦合反应评估
A 展示了刺激小鼠触须时对侧感觉皮层的平均激活图。
B-E 显示卒中几乎完全阻断了患侧大脑对触须刺激的血流反应。在对照组中该功能缺失持续存在，而rtPA治疗组在24小时显示出部分功能恢复，且恢复程度与较小的梗死体积相关。

研究总结
功能超声成像具有高时空分辨率、便携、成本低、无需对比剂等优势，适用于清醒动物的长期动态监测。

在本研究中，fUS成功捕捉到卒中后10分钟内CBV的急剧下降、rtPA治疗后的快速恢复、静息态连接的功能中线移位以及神经血管耦合的丧失与恢复。这些动态功能指标在传统MRI中难以在如此早期时间点获得，fUS因此成为评估卒中超急性期病理生理变化与治疗反应的理想工具。

参考文献
Abioui-Mourgues M, Bonnet AE, Lepillier C, Brodin C, et al. Functional Ultrasound Imaging Uncovers Vascular Connectivity and Dynamics in Awake Mice During Hyperacute Stroke Phase. Stroke. 2025 Nov 10. doi: 10.1161/STROKEAHA.125.052950.
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