研究成果：激光散斑血流成像深度突破3.5mm，精準(zhǔn)監(jiān)測血栓靶向治療

該研究由 Qinglong Wang、Qianqian Wang、Zhipeng Ning、Kai Fung Chan、Jialin Jiang 等學(xué)者合作完成，相關(guān)成果以《Tracking and navigation of a microswarm under laser speckle contrast imaging for targeted delivery》為題發(fā)表在《Science Robotics》期刊。

重要發(fā)現(xiàn)
01LSCI成像機(jī)制與微集群行為量化
微集群由磁性納米粒子在旋轉(zhuǎn)磁場下自組裝形成。
其核心突破在于：
LSCI通過捕捉紅細(xì)胞（RBCs）運(yùn)動引起的散斑對比變化，間接可視化微集群。當(dāng)微集群旋轉(zhuǎn)時，其誘導(dǎo)的流體擾動改變RBCs運(yùn)動軌跡，進(jìn)而影響散斑強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（σ）與均值（⟨I⟩）的比值（即散斑對比度K），最終轉(zhuǎn)化為PU值（PU=1/K²）。

關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)：
PU量化調(diào)控：輸入頻率從1Hz升至7Hz時，PU值從40增至115，證明微集群可通過頻率調(diào)節(jié)局部血流動力學(xué)。
穿透深度優(yōu)勢：在3.5mm血深下仍可成像，優(yōu)于傳統(tǒng)光學(xué)成像（＜1mm）。

LSCI以毫秒級延遲提供全視野成像：
靜態(tài)血液：微集群成像面積隨納米粒子劑量增加而擴(kuò)大（20μg→200μg時面積擴(kuò)大2倍）。
流動血液：通過調(diào)整磁場角度（45°-75°）優(yōu)化成像對比度，實(shí)現(xiàn)上下游雙向運(yùn)動。
遞送效率：在55mm/s流速下，下游遞送率達(dá)61.7%，上游達(dá)60%，為血栓靶向治療奠定基礎(chǔ)。

創(chuàng)新與亮點(diǎn)
01突破難題：成像技術(shù)瓶頸 
傳統(tǒng)成像面臨三重矛盾：高分辨率（超聲）但穿透淺、深穿透（MRI）但延遲高、無輻射但視野窄（熒光）。

本研究通過LSCI融合三大優(yōu)勢：
全視野實(shí)時成像：42mm×42mm視野，毫秒級反饋速度；
無創(chuàng)無標(biāo)記：無需納米粒子修飾，直接利用血液動力學(xué)信號；
深度適用性：支持3.5mm血深及組織穿透。

總結(jié)與展望
本研究開創(chuàng)性地將LSCI技術(shù)與磁性微集群結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了血管內(nèi)微機(jī)器人的實(shí)時追蹤與精準(zhǔn)遞送。其核心價值在于突破傳統(tǒng)成像限制，通過血流動力學(xué)量化（PU分析）與環(huán)境自適應(yīng)控制，為血栓清除、腫瘤治療等血管介入場景提供了無輻射、高分辨率的新工具。未來工作需進(jìn)一步優(yōu)化深血管成像（如顱內(nèi)動脈）及大型動物模型適配，推動微納機(jī)器人向臨床轉(zhuǎn)化。隨著激光探頭與機(jī)器人控制的集成，LSCI有望成為血管內(nèi)精準(zhǔn)醫(yī)療的"導(dǎo)航儀"，重塑藥物遞送技術(shù)格局。

DOI:10.1126/scirobotics.adh1978.