约翰霍普金斯大学医学院的研究人员开发并测试了一种新的成像方法"VascuViz"，这将加速实验室中基于成像的研究，允许研究人员在不同的空间尺度上捕捉血管的图像。该方法在小鼠组织中进行了测试，包括一种快速凝固的聚合物混合物来填充血管，并使它们在多种成像技术中可见。

研究人员说，这种方法使研究人员能够将组织的血管结构可视化，结合详细的数学模型或其他组织元素的补充图像，可以澄清血流在健康和疾病中的复杂作用。他们说，血管的综合图像不仅应该加强对涉及血流异常的疾病的生物学研究，如癌症和中风，而且还能促进我们对整个身体的组织结构和功能的理解。

该报告于2022年2月10日发表在《自然方法》上。

约翰霍普金斯大学医学院放射学、生物医学和电气工程教授、西德尼-金梅尔综合癌症成员Arvind Pathak博士说："通常，如果你想收集某个组织的血管数据，并将其与周围的所有环境(如结构和生长在那里的细胞类型)结合起来，你必须多次重新标记该组织，获取多个图像并将互补的信息拼凑起来。这可能是一个昂贵和耗时的过程，有可能破坏组织的结构，排除了我们以新的方式使用综合信息的能力。"

研究人员使用许多不同的成像方法，如MRI、CT和显微镜来研究实验室中血管的作用。这些图像对于了解组织如何发展疾病或对治疗作出反应的动态很有用。然而，整合这些图像中的数据仍然是一个挑战，因为用于使血管在一种成像方法中可见的药剂可以使它在其他工具中不可见。这限制了研究人员从单个样本中收集的数据量。

VascuViz克服了这个问题，它使最大的动脉到最小的微血管的结构在各种成像工具上可见，这使研究人员能够以更少的时间和精力对血管和相关组织成分进行多层次的了解。

VascuViz的开发对于创建复杂生物系统(如循环系统)如何工作的计算机可视化特别有用，是不断增长的"基于图像"的血管系统生物学领域的一个标志。

约翰霍普金斯大学医学院放射学和放射科学系Pathak实验室的博士后研究员Akanksha Bhargava说："现在，我们不再使用近似值，而是可以更精确地估计实际血管中的血流等特征，并将其与细胞密度等补充信息相结合。为了做到这一点，基于VascuViz的测量结果被输入到计算机模拟的血流中，比如Bhargava研究的癌症模型。"

为了创建VascuViz，Bhargava测试了现有成像剂的几种组合以及它们对不同成像方法的适用性。经过多次反复，她发现一种名为BriteVu的CT造影剂和一种名为Galbumin-Rhodamine的荧光标记MRI造影剂可以结合起来，创造出一种化合物，在用MRI、CT和光学成像技术成像时，可以同时看到宏观和微观血管，而不会产生干扰。

随着该化合物在试管中发挥作用，研究人员随后在各种小鼠组织中进行测试，将其灌注到乳腺癌模型的血管系统、腿部肌肉、大脑和肾脏组织中。然后，用核磁共振、CT和光学显微镜获得的组织图像被结合起来，创造出令人惊叹的血管和构成这些疾病模型和器官系统的相关组件的三维可视化。

由于VascuViz的可负担性和商业上可用的组件，Pathak和他的团队希望它被科学家们在全球范围内采用，以帮助揭示涉及血管的不同疾病的新情况。