急性缺血脑卒中早期神经血管功能参数实时检测研究

Stroke has led high rate of mortality and morbidity globally. The first three hours following stroke onset has been proven the critical therapeutic window for neuronal protection after stroke injury. Therefore, real time monitoring of the cerebral blood flow (CBF), cerebral metabolic rate of oxygen (CMRO2) and electrophysiological activity are of great importance for neurovascular protection and medication in both clinical and experimental research. Nevertheless, the current techniques are lack in applicability in real time monitoring of the hyperacute ischemic stroke due to the neural and hemodynamic non-stationarity, intraoperative interference in laboratory research or therapeutic operations in clinical conditions. The aims of this study are to develop techniques which are applicable in hyperacute stage of ischemic stroke for monitoring (1) CMRO2 under functional stimulation; (2)spatiotemporal changes in CBF and (3) time-frequency properties of the scalp EEG signals. Then we will further study the correlation between these early pathophysiological parameters and the long-term neurologic outcome. In particular, we are interested in (1) the prognostic values of the early CBF in long-term ischemic infarct volume; and (2) the EEG-based noninvasive biomarker corresponding to the intact, penumbra and ischemic core area. The ultimate goal of this study is to provide a real-time assessment for the therapy and protection of acute ischemic stroke by analyzing these early physiologic parameters, in either clinical or experimental conditions.

脑卒中在世界范围内具有很高的致死或致残率，其发作后的最初3小时是神经保护和治疗的关键窗口。对脑卒中发生和发展早期的脑血流、代谢、电生理活动等生理参数实时检测，对于研究脑卒中早期的神经血管功能、神经保护和干预具有重要的临床和基础意义。但是，由于脑卒中早期神经血管功能变化迅速，加上早期临床治疗或动物实验手术的需求和影响，现有的生理参数检测技术在急性脑卒中早期都难以适用，针对这些问题，本项目拟研究急性缺血脑卒中超早期（0-3小时）的(1)功能刺激下的氧代谢率、(2)血流变化时空特征、（3）脑电信号时频特征的实时检测方法；并进一步研究这些生理参数早期特征与神经损伤的关系，特别是（1）早期血流分布对长期缺血损伤的预测价值；以及（2）缺血核心区、半暗带以及健全区的脑电信号特征。本项目拟为急性脑卒中临床和基础研究提供有效的生理参数检测技术，并进一步为缺血脑卒中的治疗和保护提供早期和实时评价指标。

本项目通过开发高分辨、实时血管血流成像技术，研究脑卒中急性期神经血管的变化特征，为脑卒中机制研究，以及临床脑卒中神经保护的研究提供有效的技术和方法。特别地，我们提出的实时在体状态下的高分辨率显微激光散斑成像技术，可以获得高分辨率的血管血流变化的时空特征。并且利用这个技术和血流成像的参数，为脑卒中损伤的早期预测提供有效的方法。本项目结合LSI，OIS，可见光OCT等技术，综合地研究了卒中急性期血管，血流和代谢的特征。本项目还创造性地提出清醒自由状态下的小动物脑卒中模型，为清醒状态下脑卒中的研究提供方法。项目还对相关的成像技术和成像系统申请了专利，具有潜在的临床和基础研究应用价值，相关成果已经在产业化运作中。值得指出的是，本项目产生的相关技术也已经成功地应用到其它疾病模型下的脑血管成像中。在次项目支持下，在生物医学工程，生物光子学领域的国际有影响力的杂志上发表了12篇研究论文,申请了4项专利，获得1项上海市自然科学二等奖，培养了多名优秀的研究生。