論文解讀：功能超聲成像（fUS）用于超早期卒中階段監測的研究案例

Iconeus超聲功能及血流成像儀

研究在清醒小鼠中建立血栓栓塞性卒中模型，通過顱骨固定板實現無麻醉狀態下的卒中誘導與多模態成像（Figure 2，Figure 1A-D）。使用阿替普酶（recombinant tissue-type plasminogen activator, rtPA）或生理鹽水治療，分別在10分鐘、1小時和24小時進行功能超聲與MRI成像，評估腦血流、腦血容量、功能連接與神經血管耦合變化，以揭示早期生物標志物與治療反應。

rtPA是一種通過基因工程生產的、能夠特異性溶解血管內血栓的救命藥物。它是治療急性缺血性卒中的基石，其核心價值在于通過恢復血流來拯救瀕臨死亡的腦細胞，但同時也伴隨著出血風險和嚴格的時間限制。

Figure 2：實驗設計與動物分組流程圖
該圖以示意圖形式概括了整個研究的時間線，包括動物適應、頭板手術、卒中誘導、治療及多模態成像的時間點，并總結了用于不同分析目的的動物分組情況。

1、rtPA顯著減小梗死體積
在卒中誘導24小時后，rtPA治療組的梗死體積較對照組減少了36.7%（Figure 1E-F，rtPA組：10.97±4.7 mm³，對照組：17.33±5.92 mm³），表明rtPA在清醒小鼠模型中具有明確的神經保護作用。

Figure 1：清醒小鼠模型構建、應激驗證與rtPA療效基礎評估
A-D 展示了用于清醒狀態下手術和成像的顱骨固定板裝置、使小鼠適應實驗過程的流程，以及通過測量血清皮質酮水平驗證該流程能有效減輕小鼠應激。

E-F 顯示了在卒中24小時后，rtPA治療能顯著減小T2加權MRI所見的梗死體積，并展示了梗死在腦內的前后分布。

2、ASL-MRI揭示腦血流早期下降與晚期過度灌注
ASL-MRI顯示，卒中后1小時，梗死區域腦血流下降66.5%，而在24小時后出現過度灌注（增加51.2%）（Figure 3）。rtPA治療組在1小時時CBF下降較輕（-49.0%），提示其早期血流恢復效果。

ASL-MRI，中文全稱為動脈自旋標記磁共振成像，是一種無需注射外源性對比劑便能定量測量組織灌注（血流）的功能性磁共振技術。
 

Figure 3：動脈自旋標記MRI揭示腦血流動態及其預測價值
A-B 通過ASL-MRI顯示，卒中后1小時梗死區腦血流急劇下降，而在24小時后出現過度灌注；rtPA治療在早期有改善血流的趨勢。

C-D 相關性分析表明，在rtPA治療組中，卒中后1小時的腦血流水平與24小時的最終梗死體積呈負相關，提示早期腦血流測量可預測治療結局。

3、超聲成像揭示腦血容量早期下降與rtPA誘導的恢復
超聲成像顯示，卒中后10分鐘CBV下降約59%-62%（Figure 4）。rtPA治療組在1小時時CBV顯著恢復（+87.3%），而對照組僅部分恢復（+31.4%），說明rtPA能快速改善微循環。

Figure 4：超聲成像監測腦血容量動態變化
A 展示了清醒小鼠超聲成像的實驗設置及基于MRI定義的感興趣區劃分方法。

B 顯示了在梗死區、非梗死皮層及整個同側皮層內，CBV在卒中后10分鐘急劇下降，rtPA治療在1小時能顯著促進其恢復，并在24小時引發過度灌注。

4、早期超聲低灌注區域預測最終梗死體積
卒中后10分鐘的超聲低灌注區域與24小時MRI梗死體積顯著相關（Figure 5，對照組R²=0.6465，rtPA組R²=0.6241），表明早期超聲成像可用于預后預測。

Figure 5：早期超聲低灌注區域預測最終梗死結局
A-C 證明在卒中后10分鐘（治療前）通過超聲功率多普勒測量的低灌注區域，與24小時后的MRI梗死體積高度相關，具有預后預測價值。這種相關性在rtPA治療后1小時消失，表明治療改變了病理進程。

5、功能中線移位反映腦連接性變化
卒中后10分鐘出現功能性中線移位（fMLS）達12.0°，rtPA治療在1小時內顯著減輕該移位（3.6° vs 14.8°），提示rtPA有助于恢復半球間功能連接（Figrue 6）。
功能性中線移位是一種基于大腦功能連接變化提出的新型影像學指標，用于評估腦損傷后的網絡失衡。當一側半球因卒中遭受嚴重損傷時，其內部及對半球間的功能連接會急劇減弱，導致這個功能平衡點向健康半球偏移，在圖表上即表現為一條“功能中線”的旋轉或平移，其偏移角度即為功能性中線移位值。該指標能捕捉卒中后腦網絡功能障礙，并可用于量化治療（如rtPA）后的功能恢復情況。

Figure 6：靜息態功能連接與功能性中線移位
A-C 通過功能超聲繪制大腦區域間的連接圖，并引入功能性中線移位指標，發現卒中后連接迅速失衡（fMLS增加），而rtPA治療能快速減輕這種移位。
D 使用半球差異指數進行定量分析，同樣證實rtPA能促進半球間功能連接的恢復。

6、神經血管耦合反應恢復
卒中后10分鐘，刺激觸須引起的CBV反應在患側幾乎完全消失（-100.5%）（Figrue 7）。rtPA治療組在24小時時部分恢復（-63.1%），且與最終梗死體積負相關（R²=0.3346），表明功能恢復與結構保護相關。

Figure 7：神經血管耦合反應評估
A 展示了刺激小鼠觸須時對側感覺皮層的平均激活圖。
B-E 顯示卒中幾乎完全阻斷了患側大腦對觸須刺激的血流反應。在對照組中該功能缺失持續存在，而rtPA治療組在24小時顯示出部分功能恢復，且恢復程度與較小的梗死體積相關。

研究總結
功能超聲成像具有高時空分辨率、便攜、成本低、無需對比劑等優勢，適用于清醒動物的長期動態監測。

在本研究中，fUS成功捕捉到卒中后10分鐘內CBV的急劇下降、rtPA治療后的快速恢復、靜息態連接的功能中線移位以及神經血管耦合的喪失與恢復。這些動態功能指標在傳統MRI中難以在如此早期時間點獲得，fUS因此成為評估卒中超急性期病理生理變化與治療反應的理想工具。

參考文獻
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.
想要獲取本篇文獻的老師同學們，可以拉到文末掃碼添加禮智小客服哦！