上海
创伤性脑损伤（TBI）是全球因外伤致死和致残的主要原因之一，重度TBI患者死亡率更高达30%。在重症TBI患者中，颅内压（ICP）和脑灌注压（CPP）监测是目前指导治疗的基石，但这些宏观指标只能反映颅内压力的整体状态，无法直接回答一个关乎脑组织存亡的核心问题：脑微循环到底还好不好？
近日，《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）在线发表上海交通大学医学院附属第六人民医院与上海科技大学合作的研究论文：基于临床常规超声系统的床旁超声定位显微镜（ULM），可实现脑微循环的超分辨率成像与定量评估，揭示中重度TBI患者脑微血管的差异化重塑轨迹，并为预后预测和个体化治疗决策提供新的方法。在现有影像学检查手段难以监测神经重症患者脑微循环状态的情况下，该研究也证明，超声定位显微镜（ULM）填补了神经重症患者多模态监护中长期缺失的重要一环。
患者无需搬动，医生在床边即可完成检查
超声定位显微镜（ULM）是近年发展的一种超分辨率成像技术，通过定位与追踪血液中超声微泡造影剂的运动轨迹，可突破传统超声的衍射极限，实现微米级分辨率。早在2009年，郑元义教授团队就在多份国际期刊杂志发表关于无创超声测量细小血管（直径小于1毫米）血流速度的研究文章，并申报了国家发明专利。这为此后的临床无创评估微循环血流提供了新思路。
然而，常规ULM依赖超快超声成像平台，限制了其在临床场景中的应用。针对这一瓶颈，团队历经多年探索，开发了一种多假设、多帧全局优化追踪算法，在临床常规超声系统上实现了约139微米的空间分辨率，能分辨直径不足200微米的微小血管，在微血管检测灵敏度上优于CT血管成像（CTA）等传统影像手段。
此外，整个检查流程设计为床旁操作：患者无需离开ICU，医生在床边即可完成超声造影剂持续输注、数据采集的全过程，尤其适合病情危重、难以脱离监护的神经重症患者。
（示脑微循环重塑轨迹，指导临床决策
研究纳入20例接受去骨瓣减压术的中重度TBI患者，在术后第3天和第14天分别进行床旁ULM检查。超分辨率微泡轨迹密度图可同时呈现主干大血管、中等分支血管及广泛微血管网络，侧脑室、基底节、病灶腔隙等结构清晰可辨。在病灶周围区域，微血管迂曲度高于全脑平均水平，直观反映了TBI后局部微循环的病理改变。
纵向对比发现，中度与重度TBI患者呈现出不同的微血管演变模式。中度患者从术后第3天到第14天，血管密度和分支复杂度逐步回升，提示脑微循环存在主动的结构修复过程；重度患者则表现为早期血管阻力更高、持续的血流低灌注和微血管结构紊乱，未见明显恢复趋势。这些微血管结构层面的演变，提示ULM提供了现有临床手段之外的增量信息。
将脑微循环监测转化为可指导治疗决策的信息，是这项技术走向临床应用的关键。研究中，ULM提供的脑微循环指标可以间接反映TBI患者的颅内压（ICP）；由脑微血管导流率（CMC）与脉压（PP）组成的微血管灌注效率系数（MPEC），在术后第3天即可有效区分患者长期预后；利用ULM对TBI患者微血流进行动态监测，还可以制定以改善脑微循环为目标的治疗新策略。
与传统影像学检查对比，ULM在重症TBI患者继发性脑损伤如创伤后脑梗塞/缺血、脑肿胀及脑积水的诊断方面展现重要的临床应用价值，同时揭示了不同损伤程度TBI患者脑微血管重塑的差异，为客观评估损伤严重程度、确定监护方案和个体化治疗提供参考。
本研究由上海六院超声医学科/上海超声医学研究所/上海市神经超声影像诊疗重点实验室，与上海六院神经外科、上海科技大学生物医学工程学院、法国国家健康与医学研究院联合完成。上海六院超声医学科/上海市神经超声诊疗重点实验室李茂垚博士后、上海科技大学生物医学工程学院王文轩博士研究生为共同第一作者。上海六院超声医学科/上海市神经超声诊疗重点实验室郑元义教授、上海六院神经外科袁方副主任医师、上海科技大学生物医学工程学院张增教授、法国国家健康与医学研究院迈克尔·唐泰尔（Mickaël Tanter）教授为共同通讯作者。
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