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采纳一项新的脑部成像技术对于科研而言是一项显著的进步，而其带来的成果也足以证明其价值。此次，我们专访了 Stefano Tarantini 教授，他的团队自 2022 年安装 Iconeus One 系统以来，已在小鼠脑部衰老机制研究中取得了新的突破性成果。我们将详细介绍该团队如何使用功能性超声（fUS）和超声定位显微镜（ULM）技术。同时，我们也阐释了该系统在扫描深度、高分辨率以及适用于纵向研究方面的特性。这些特征，也是其能够助力科研成功的关键所在。

在临床前脑部成像领域，要找到分辨率、扫描深度和易用性之间的“最佳平衡点”是件棘手的事情。应对这一挑战，Stefano Tarantini 教授应当比大多数研究者都有更加丰富的经验，他在俄克拉荷马大学健康科学中心（University of Oklahoma Health Sciences Center）的职业生涯涉及运用多种成像技术，其中功能性超声（fUS）是最新加入研究的一种。

Tarantini 教授领导的研究团队，专注于理解大脑在衰老过程中发生的变化，特别是与阿尔茨海默病及相关痴呆症（ADRD）有关的变化。Tarantini 教授表示，其中一种变化是脑血管会随着时间推移变得狭窄且密度降低，他们工作的一个重点是检查这种“稀疏化”是否促成了 ADRD 的发病机制。

01 不同的成像方法，各有所长
Different imaging methods, different benefits
Tarantini 教授指出，传统上研究这些血管网络通常需要使用免疫化学工具对血管标记物进行染色 。这种方法可以生成非常精确的血管图谱，但代价是必须终止动物的生命 。而另一种选择是对活体动物使用成像技术，但问题在于涉及认知障碍的脑区都位于大脑深部 。例如，研究人员经常使用的标准技术之一双光子显微镜，就无法触及记忆中心（海马体）和白质区域。因此，难以实现良好的脑部穿透性一直是领域的一个主要限制 。

另一方面，尽管被学界广泛被认为是脑成像“黄金标准”的核磁共振（MRI），可以达到所需的成像深度 。但在这种情况下，其缺点在于图像分辨率不高，同时MRI的购买成本高昂、在研究机构也往往难以获得日常使用权限 。

02 功能性超声（fUS）的初次邂逅
Getting acquainted with fUS
因此，当 Tarantini 教授在  2022  年了解到  Iconeus One fUS  成像系统时，就立即产生了兴趣：“我联系了 Iconeus，并立即开始与他们讨论Iconeus One潜在的应用价值。”Tarantini 教授如是说。

在那个阶段，Tarantini 教授团队最大的兴趣点在于Iconeus 的 ULM 功能 。该技术利用微泡增强对比度，从而能够实现 5 微米（5 µm）级别的血管成像分辨率 。Tarantini 教授解释说：“从一开始，我们就意识到了这项技术的巨大潜力” ，Tarantini 教授指出， Iconeus One 的一个关键优势是能够在一张图像中捕捉多个脑区 。 “它似乎就是研究小鼠脑血管系统最合适的仪器” 。

图1Tarantini 教授和 Sharon Negri 博士在俄克拉荷马大学健康科学中心（OUHSC）的实验室中，与 Iconeus One fUS 系统合影

在确信 Iconeus 设备的优势后，Tarantini 教授表示后续工作进展得相当迅速。Tarantini 教授首先提交了仪器购置的资助申请并获得了批准，随后亲自前往 Iconeus 位于巴黎的工厂，亲眼考察了 Iconeus One 。Tarantini 教授提到：“购买一台新仪器，特别是来自海外的仪器有时候可能会有些令人感到担心，但 Iconeus 的每一位工作人员都花费了很多时间以帮助后续工作有序进行” 。Tarantini 教授还在巴黎亲眼看到了自己即将要获得的设备：“我有机会亲眼看到设备在实际实验中的运行过程，而不是仅仅查看之前采集的数据，这让人感到很放心” Tarantini 教授说道。

最终，该仪器于 2022 年 12 月成功运抵 。Iconeus还为Tarantini 教授本人及其实验室的博士后 Sharon Negri 博士提供的培训，Tarantini 教授赞不绝口的表示 ：“Iconeus 提供了亲身实践的体验 ，使我们有充足的时间尝试所有的特性和功能 ，因此到培训结束时，我们已经对使用这台机器相当有信心了 。”

03 全脑成像：洞察深层机制
Whole-brain imaging for profound insights
接下来，我们一起看看Tarantini 教授研究团队在使用他们的 Iconeus One 系统开展工作的。Tarantini 教授表示，他们的第一个项目是验证利用 ULM 技术，研究老年小鼠深层血管网络的可行性。他们使用了一种聚合颅窗的方式，以在较长时期内实现一致的成像 。这项研究成为了该团队使用 Iconeus One 系统研究并发表的第一篇论文[1]，距离他们收到仪器仅仅 18 个月后，该论文于 2024 年 5 月成功发表。正如该研究中提到的，Tarantini 教授表示，ULM 的一个关键优势在于它允许在同一只个体身上进行长期的血管成像 ：“进行这种纵向研究的能力对我们非常重要，因为我们可以精确地看到干预措施如何影响脑血管的结构和功能” 。

在此之后，Tarantini 教授和 Negri 博士已将注意力转向进行病理生理学研究 。他们的其中一项研究聚焦于已知的癌症药物对认知功能的影响，即所谓的“化疗脑”。为此，他们对经紫杉醇处理的小鼠同时使用了 ULM 和“标准”fUS 技术 。研究发现，微血管密度以及对触须刺激的脑血流变化幅度均出现降低[2] 。他们的最新论文验证了使用 fUS 评估衰老小鼠模型中功能性充血的可行性，同时还利用 ULM 跟踪了随时间推移发生的与年龄相关的血管密度变化 [3]。

图2 Tarantini 教授团队使用 Iconeus One 上的 ULM 技术获得的小鼠脑血管图谱示例 。该图像显示了皮层（紫色）和海马（蓝色）区域 ，并展示了该技术覆盖范围的分辨率、灵敏度和深度 。经作者许可转载[2] 

04 易用型设备设计 全方位技术支持
Easy-to-use equipment with responsive support
Tarantini 教授表示，在迄今为止所有已完成的工作中，他从实际操作的角度对Iconeus One系统感到非常满意 ：“Negri 博士和我都发现数据质量完全符合预期，而且易用性一直很高 ——这台仪器相对直观，界面也很容易上手 。你无需成为一名超声工程师或拥有丰富的信号处理经验，你可以直接即插即用，然后开始处理数据！” 。

Tarantini 教授解释说，为了开展大部分工作，研究团队一直使用 IcoPrime-4D MultiArray 探头 ，这是一种专用于小鼠三维全脑成像的高灵敏度探头 。他表示，这对捕获神经血管耦合中的动态响应来说是一个很好的选择 ：“它非常有效、可靠，并且能够快速、高质量地完成成像，它一直是我们的主要主力设备” 。Tarantini 教授补充道，最重要的是 Iconeus 工作人员提供帮助的及时性和速度 。“他们的客户服务一直非常响应迅速 ——无论我们何时遇到疑问，总能找到可以联系到的人。”

05 源源不断的科研洞察
A steady stream of research insights
Tarantini 教授表示，上述提到的三篇论文仅仅是开始，他的团队还有一系列令人期待的计划以及正在进行中的项目 。其中一个感兴趣的领域是更深入的模态比较，重点关注 fUS 和激光散斑对比成像探究小鼠神经血管耦合的能力 。

他们也在探究 fUS 是否能用于确定饮食干预对神经血管耦合的影响 ，Tarantini 教授指出，迄今为止，这一点尚未得到证实 。他表示，另一个感兴趣的领域是功能连接组学：“如果不使用 MRI 设备，这相对难以实现，但 Iconeus 确实提供了一个框架，可以准确且持续地解决大脑中的功能连接组学如何随着衰老而变化的问题，我认为这是一个令人兴奋的领域” 。

图3 Tarantini 实验室 Iconeus One 系统的细节图，展示了主机（底部），周围环绕着气体麻醉分配器（异氟醚）和自动触须刺激装置，所有设备均放置在抗振台上的电动扫描站下方。

06 fUS: 分辨率与覆盖范围完美平衡
fUS: A perfect balance of resolution and coverage
最后，Tarantini 教授如何看待 fUS 在更广泛的脑部成像技术阵列中的定位呢？Tarantini 教授表示：“Iconeus One 毫无疑问在时空分辨率和穿透深度之间提供了一个良好的平衡点 。但它真正出彩的地方是，当你想要快速获取全脑快照时，无论是观察脑血管结构，还是研究影响脑血管动态的变化 ，它都可以满足你的需求”

作为一位始终对新技术，特别是成像技术抱有浓厚兴趣的学者，Tarantini 教授热切期盼着 Iconeus 团队的下一次创新 ：“我期待着尝试新的探头和软件功能，以便从数据中获取更多信息 ——从而更好地理解那些最终影响我们所有人的生理衰老过程 。”

图4 Stefano Tarantini 教授 俄克拉荷马大学健康科学中心（OUHSC）的助理教授，在 OUHSC 的雷诺兹俄克拉荷马衰老中心完成博士后研究后，于 2019 年开始担任助理教授 。现任职于神经外科系，研究兴趣集中于理解老年人血管性认知障碍和痴呆症的发病机制 。

最后，如果您希望进一步了解功能性超声（fUS）与超声定位显微成像（ULM）技术，或想讨论在自己的研究领域使用相关技术的可行性或方式，欢迎您登录我们的网站随时与我们取得联系！

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参考文献：
[1] A. Nyúl-Tóth, S. Negri, M. Sanford, R. Jiang, R. Patai, M. Budda, B. Petersen, J. Pinckard, S. Sai Chandragiri, H. Shi, Z. Reyff, C. Ballard, R. Gulej, B. Csik, J. Ferrier, P. Balasubramanian, A. Yabluchanskiy, A. Cleuren, S. Conley, Z. Ungvari, A. Csiszar and S. Tarantini, Novel intravital approaches to quantify deep vascular structure and perfusion in the aging mouse brain using ultrasound localization microscopy (ULM), Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 2022, 44: 1378–1396, https://doi.org/10.1177/0271678X241260526.
[2] S.S. Chandragiri, A. Nyúl-Tóth, S. Negri, R. Patai, R. Gulej, B. Csik, S. Shanmugarama, K.V. Kordestan, M. Nagykaldi, P. Mukli, A. Ungvari, A. Yabluchanskiy, Z. Ungvari, S. Tarantini and A. Csiszar, Functional ultrasound imaging reveals microvascular rarefaction, decreased cerebral blood flow, and impaired neurovascular coupling in a mouse model of paclitaxel-induced chemobrain, GeroScience, 2025, https://doi.org/10.1007/ s11357-025-01624-7. See also a news article about this study on the Iconeus website.
[3] J. Pinckard, S. Negri, C.A. Huston, M.A. Bickel, M.L. Vance, M. Milan, C.L. Hibbs, M. Budda, S.S. Chandragiri, K. Pipkin, S. Tarantini and S.M. Conley, Functional ultrasound as a quantitative approach for measuring functional hyperemia in aging models, NeuroImage, 2025, 316: 121313, https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2025.121313