活體顱骨光透明方法及應用（特邀）

李東宇，俞婷婷，朱京譚，朱?

（1 華中科技大學武漢光電國家研究中心，Britton Chance 生物醫學光子學研究中心&生物醫學光子學教育部重點實驗室，武漢430074）

（2 華中科技大學 高端生物醫學成像設施，武漢430074）

（3 湖北光谷實驗室，武漢430074）

0 引言

在體觀測大腦的結構和活動，對了解大腦以及腦疾病相關的神經血管功能障礙具有重要意義［1-3］。現代光學成像技術侵入性低、分辨率高，因而能夠用于活體觀測生物結構和功能［4-10］，在腦科學領域發揮著重要作用［11-13］。例如，激光散斑對比成像可以實現對皮層血流變化的動態監測［14-15］，高光譜成像［16-17］可以用于監測血管中的血氧飽和度［18-19］，光學相干斷層掃描可以在微米級別的分辨率下對組織進行三維成像［20-21］。非線性光學顯微鏡（雙光子熒光成像、三光子熒光成像、二倍頻成像、三倍頻成像等）可以觀測大腦皮層的深層神經細胞和血管結構功能［22-26］，并被用于相關疾病的研究［27-28］。

但是，在活體狀態下，大腦上面有顱骨覆蓋，而顱骨對光的強散射嚴重限制了光的穿透深度，進而影響了皮層成像的質量和深度［29-30］。為了克服顱骨的散射，以往的研究往往需要在成像前建立各類手術顱窗，主要包括開顱玻璃窗、磨薄顱骨窗以及它們的變體［31-32］。開顱玻璃窗可以保持一個月以上，因此適用于長期重復成像［33］。但是，開顱手術容易導致炎癥反應，且往往會持續約2 周［32，34］，因此開顱玻璃窗不適合對急性模型的觀測。磨薄顱骨窗的建立通過將部分顱骨磨薄至約25 μm 左右，在這種情況下，顱骨不會過多地限制光的穿透，因而可以實現對皮層的活體高分辨觀測。……