微循环障碍是指在微动脉和微静脉之间的毛细血管中发生的血液循环障碍，能够导致组织灌注不足，影响氧气和营养物质的供应以及代谢产物的清除。这种血液供应不足会导致组织器官功能下降，甚至发生功能障碍。微循环障碍是许多疾病的根源，例如：心血管系统疾病，如心绞痛、心肌梗塞；神经系统疾病，如卒中、头晕、失眠、记忆力下降；消化系统疾病，如营养吸收不良、胃炎、溃疡；运动系统疾病，如肌肉酸痛、麻木、冰冷、静脉曲张等。

　　与微血管微循环障碍相关的心脑血管疾病和多脏器损伤严重威胁机体健康，改善微血管循环障碍的基础医学研究具有重要的临床意义。鉴于微血管微循环障碍涉及到过氧化物产生、选择素和黏附分子表达、血小板或白细胞与血管壁黏附、肥大细胞脱颗粒、炎性因子的释放等多个环节。因此，微血管微循环障碍的改善就需要多环节、多靶点的干预改善微循环障碍。

　　心血管实验一站式研究平台能够在整体、器官、细胞、分子不同层次开展中医药防治心血管疾病药效学及作用机制研究。在该研究平台中已经能够开展多元化的血管血流检测内容，可进行超声血流检测、血流计血流检测、离体微血管张力检测、离体微血管直径与钙离子同步检测、微血管运动检测、激光散斑血流检测、OCTA微血管形态学检测。

多元化的血管血流检测

　　1.  超声血流检测

　　依托设备：小动物多模高频声波成像系统；生产商：富士；型号：Vevo 3100

　　颅内血流及血氧的检测对于脑卒中等疾病和药物的研究非常关键。由于颅骨的遮挡，利用超声不能直接看到颅内的脑组织结构，但是利用超声多普勒和光声成像技术，则可以在不开颅的情况下无创观测到颅内的血管血流及血氧等生理状态。

　　脑卒中模型血氧饱和度检测：超声（左侧）光声（右侧）显示小鼠头部冠状面。红色代表高氧区，蓝色为低氧区。右脑半球在再灌注后血氧饱和度恢复不佳，提示右脑发生脑梗，特别是皮层及皮层下区域。 

　　利用彩色多普勒和能量多普勒，结合3D模式可以成像并定量出肿瘤内部的血管密度，用于跟踪肿瘤内血管生成及药物对肿瘤血管的影响。彩色多普勒由红蓝两色提示血流方向和流速信息，红色代表血流朝向探头，蓝色代表血流远离探头。能量多普勒虽然不能提供方向信息，但是对于血流丰度更灵敏，可以测到血液流速更缓的血管。

小鼠皮下肿瘤血流的B模超声（灰色）及彩色多普勒（红蓝）的3D重建

　　2.  在体大血管血流检测

　　依托设备：

　　超声流量测量仪；生产商：Transonic；型号：TS420

　　生理数据采集分析系统，生产商：BioPac；型号：MP150

　　高灵敏度的流量测试仪，适用于各种动物（小鼠，大鼠，猫，兔等）体内的各种动静脉血管（上行主动脉，肺动脉，颈动脉，肾动脉，股动脉，门静脉等）的流量探头。该流量计是测量的是绝对值流量（flow volume） 而不是流速或者相对流量（flow  rate），被视为是血流量测量的金标准。

　　优点：

　　(1) 血管直径的变化以及血管的位置对测量结果无影响

　　(2) 极低的零血流偏移，无漂移

　　(3) 更简单的获得高精度的实验数据

　　(4) 可测量血液，盐溶液及其他各种溶液的流量

　　(5) 血流量测定的黄金标准，无需验证

　　(6) 适用于活体动物的急性测试和慢性测试

　　3.  激光多普勒血流监测

　　依托设备：

　　激光散斑血流成像系统；生产商：Moor；型号：MoorFLPI-2

　　激光散斑血流成像技术利用激光穿透组织后反射，带来深部组织血细胞运动信息，计算出组织深部血流灌注量。主要用于组织微循环血流监测。

　　可开展：

　　(1) 皮层扩散性抑制（CSD），

　　(2) 脑缺血模型评价；

　　(3) 皮肤炎症和刺激的研究；

　　(4) 实验性肿瘤生长，血管新生；

　　(5) 术中和术后皮瓣的血流灌注量；

　　(6) 肢体和内脏的缺血和再灌注。 

小鼠心脏表面血流成像

　　4.  微血管超显微成像（基于OCTA技术）

　　依托设备：

　　小动物微血管超显微成像系统；生产商：OPTPOROBE；型号：Micro-VCC

　　光学相干层析(Optical Coherence Tomography，OCT)是 20 世纪 90 年代初发展起来的低损、高分辨、非侵入式的医学、成像技术。原理类似于超声成像，不同之处是它利用的是光，而不是声。

　　光学相干层析技术利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号，通过扫描，可得到生物组织二维或三维结构图像。

　　光学相干断层扫描血管成像（Optical Coherence Tomography Angiography， OCTA）是通过对同一横断面进行多次扫描的OCT信号变化测量来探测血管腔中红细胞的运动，合并连续en-face的信息后得到完整的三维血管图像。

　　相比其它一些成像技术，例如超声成像、核磁共振成像(MRI)、X-射线计算机断层(CT)等，OCT 技术具备与之相比较高的分辨率(几微米级)，同时，与共聚焦显微、双光子显微技术等超高分辨技术相比，OCT 技术又具有与之相比较大的层析能力。可以说 OCT 技术填补了这两类成像技术之间的空白。

　　优势：1.高分辨率：达微米级，具有1-3mm穿透深度，可进行在体的三维组织成像；2，无标记：无需造影剂的三维高分辨率微血管成像，可监测多种血管相关疾病模型的病理改变；

　　检测范围：活体动物组织胚胎、耳朵、四肢、大脑皮层、肿瘤、肾脏、视网膜；

不同成像技术的分辨率和穿透深度

　　5.  离体微血管功能评价：DMT血管张力记录

　　依托设备：离体血管张力检测系统；生产商：DMT；型号：620M

　　小动脉和微动脉平滑肌的收缩活动即血管张力，是决定循环系统血流阻力和组织血流分布的主要因素。离体微血管张力测定适用于离体研究直径60μm至3mm的小型管状组织平滑肌，包括小动脉、微动脉、支气管、肠道管和输尿管等，一般可实现四通道同时测量，结合专用软件可标准化每个组织所受的有效张力，可避免收缩组织的体积和长度等因素对最终实验数据的影响。

　　药理学&药物治疗：

　　-药物筛选

　　-收缩、舒张药物治疗效果的定量分析

　　-受体研究，受体定位及性质分析

　　-药物研究，药物开发及安全性评价

　　生理变化&病理学

　　-高血压，动脉粥样硬化

　　-糖尿病，衰老

　　-心力衰竭及心脏病

　　-肿瘤及血管再生

　　-心、肺等疾病

　　6.  离体微血管功能评价：血管直径与钙离子检测

　　依托设备：

　　离体微血管压力直径测定仪；生产商：IonOptix；型号：ION-FMI-100

　　主要用于研究小血管和微血管（60μm至2mm），区别于离体微血管张力测量系统，该方法可以在近似生理条件、对内皮无损伤下监测血管直径、纵向力、钙离子。结合荧光显微镜或者激光共聚焦显微镜，可以获取活性组织中荧光染料的高分辨率图像。可以检测在药物作用以及外周神经刺激的作用下血管压力、直径以及血管离子之间的关系以及血管横截面的结构特征等。可获取如下参数：

　　钙离子浓度、内外径、左/右/平均壁厚、内/外/中截面面积、中膜内径比、平均压力、流速、血管壁切应力 、血管阻力、雷诺数。

　　药理学&药物治疗

　　-药物筛选

　　-收缩、舒张药物治疗效果的定量分析

　　-受体研究，受体定位及性质分析

　　-药物研究，药物开发及安全性评价

　　生理变化&病理学

　　-高血压，动脉粥样硬化

　　-糖尿病，衰老

　　-心力衰竭及心脏病

　　-肿瘤及血管再生

　　-心、肺等疾病

血管直径与钙离子检测原理