超过400亿个毛细血管 - 微小的毛发状血管 - 的任务是将氧气和营养物质输送到人体的远端。尽管它们对基本功能和新陈代谢的数量和巨大的重要性，但对它们的内在运作知之甚少。

现在，西北大学的一个团队开发了一种新工具，可以对通过这些微小血管的血流进行成像，从而深入了解人体循环系统的这一中心部分。光谱对比光学相干断层扫描血管造影(SC-OCTA)是一种3D成像技术，可以检测毛细血管组织的细微变化，以便早期诊断疾病。

“一直在推动对越来越小的血管成像，并提供更全面，更实用的信息，”领导这项研究的瓦迪姆巴克曼说。“现在我们甚至可以看到最小的毛细血管并测量血流量，氧合作用和代谢率。”该论文于上周发表在Light：Science and Applications杂志上。

Backman是西北麦考密克工程学院的Walter Dill Scott生物医学工程教授。他是西北大学Robert H. Lurie综合癌症中心的癌症和物理科学研究项目的联合负责人。

研究人员和医生长期以来能够通过多普勒超声检查主要静脉和动脉内部，多普勒超声使用高频声波来测量血流。但是这种见解并没有给出循环系统的全貌。与静脉和动脉不同，毛细血管负责氧气交换，或将氧气输送到全身的器官和组织，同时将二氧化碳排出。低血氧可引起轻微问题，例如头痛等严重问题，如心力衰竭。

“你可以通过动脉获得很大的血液流动，如果没有正确的微血管，仍然绝对没有血液向组织输送氧气，”巴克曼说。“氧气交换对身体所做的一切都很重要。但许多关于微脉管系统发生的问题都没有得到解答，因为没有工具可以研究它们。现在我们可以解决这个问题了。“

”SC-OCTA是一种有价值的诊断工具，“Backman实验室的研究生兼该研究的第一作者James Winkelmann补充道。“我们现在可以检测到毛细血管组织的改变，这在从癌症到心血管疾病的各种病症中都很明显。早期发现这些疾病有可能挽救生命。““关于微脉管系统发生的事情的许多问题都没有得到解决，因为没有工具可以研究它们。现在我们可以解决这个问题。” - 生物医学工程师瓦迪姆巴克曼

研究人员由于血管的微观尺寸而难以窥视毛细血管内部。毛细管的直径仅为5-10微米 - 如此之小，以至于红血细胞必须以单一文件的形式流过

.SC-OCTA通过结合使用传统光学相干断层扫描技术观察各种可见光波长或色谱的光谱来工作。 (OCT)，类似于超声，除了使用光波而不是声波。像雷达一样，OCT精确定位感兴趣的组织，然后光谱学表征它。

SC-OCTA与传统成像相比具有许多优点：它不依赖于注入的染料来对比或有害辐射。许多类型的成像仅在感兴趣的区域移动时才起作用(例如，超声波只能在流动时对血液成像)或完全静止。SC-OCTA可以清楚地了解两者。这使它能够使停滞的血液或移动的器官成像，例如跳动的心脏。

“它可以测量血液流动而不管它有多快，所以运动不是问题，”巴克曼说。“SC-OCTA对非流动血液成像的独特能力也可以成为蓬勃发展的类器官领域的宝贵工具，研究器官如何发展和应对疾病，”Winkelmann说。“我很高兴开始探索所有的应用程序。”

新技术的唯一限制是它的成像深度不能超过1毫米。与超声波相比，这可能看起来很浅，超声波可以看到表面下方几厘米。Backman说这可以通过将工具放在内窥镜探头的末端来解决。通过将其插入体内，该工具可以对器官进行近距离成像。这是他的实验室正在进行的工作。