論文解讀：功能超聲成像（fUS）用于超早期卒中階段監(jiān)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(xiàn)無麻醉狀態(tài)下的卒中誘導(dǎo)與多模態(tài)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(jìn)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(jīng)血管耦合變化，以揭示早期生物標(biāo)志物與治療反應(yīng)。

rtPA是一種通過基因工程生產(chǎn)的、能夠特異性溶解血管內(nèi)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(fù)血流來拯救瀕臨死亡的腦細(xì)胞，但同時也伴隨著出血風(fēng)險和嚴(yán)格的時間限制。

Figure 2：實驗設(shè)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(yīng)、頭板手術(shù)、卒中誘導(dǎo)、治療及多模態(tài)成像的時間點，并總結(jié)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(dǎo)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(jīng)保護作用。

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

E-F 顯示了在卒中24小時后，rtPA治療能顯著減小T2加權(quán)MRI所見的梗死體積，并展示了梗死在腦內(nèi)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(qū)域腦血流下降66.5%，而在24小時后出現(xiàn)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(fù)效果。

ASL-MRI，中文全稱為動脈自旋標(biāo)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(shù)。
 

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

C-D 相關(guān)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(fù)相關(guān)，提示早期腦血流測量可預(yù)測治療結(jié)局。

3、超聲成像揭示腦血容量早期下降與rtPA誘導(dǎo)的恢復(fù)
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(fù)（+87.3%），而對照組僅部分恢復(fù)（+31.4%），說明rtPA能快速改善微循環(huán)。

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

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

4、早期超聲低灌注區(qū)域預(yù)測最終梗死體積
卒中后10分鐘的超聲低灌注區(qū)域與24小時MRI梗死體積顯著相關(guān)（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(yù)后預(yù)測。

Figure 5：早期超聲低灌注區(qū)域預(yù)測最終梗死結(jié)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(qū)域，與24小時后的MRI梗死體積高度相關(guān)，具有預(yù)后預(yù)測價值。這種相關(guān)性在rtPA治療后1小時消失，表明治療改變了病理進(jìn)程。

5、功能中線移位反映腦連接性變化
卒中后10分鐘出現(xiàn)功能性中線移位（fMLS）達(dá)12.0°，rtPA治療在1小時內(nèi)顯著減輕該移位（3.6° vs 14.8°），提示rtPA有助于恢復(fù)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(xué)指標(biāo)，用于評估腦損傷后的網(wǎng)絡(luò)失衡。當(dāng)一側(cè)半球因卒中遭受嚴(yán)重?fù)p傷時，其內(nèi)部及對半球間的功能連接會急劇減弱，導(dǎo)致這個功能平衡點向健康半球偏移，在圖表上即表現(xiàn)為一條“功能中線”的旋轉(zhuǎn)或平移，其偏移角度即為功能性中線移位值。該指標(biāo)能捕捉卒中后腦網(wǎng)絡(luò)功能障礙，并可用于量化治療（如rtPA）后的功能恢復(fù)情況。

Figure 6：靜息態(tài)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(qū)域間的連接圖，并引入功能性中線移位指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)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(shù)進(jìn)行定量分析，同樣證實rtPA能促進(jìn)半球間功能連接的恢復(fù)。

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

Figure 7：神經(jīng)血管耦合反應(yīng)評估
A 展示了刺激小鼠觸須時對側(cè)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(cè)大腦對觸須刺激的血流反應(yīng)。在對照組中該功能缺失持續(xù)存在，而rtPA治療組在24小時顯示出部分功能恢復(fù)，且恢復(fù)程度與較小的梗死體積相關(guān)。

研究總結(jié)
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(yōu)勢，適用于清醒動物的長期動態(tài)監(jiān)測。

在本研究中，fUS成功捕捉到卒中后10分鐘內(nèi)CBV的急劇下降、rtPA治療后的快速恢復(fù)、靜息態(tài)連接的功能中線移位以及神經(jīng)血管耦合的喪失與恢復(fù)。這些動態(tài)功能指標(biāo)在傳統(tǒng)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(yīng)的理想工具。

參考文獻(xiàn)
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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