激光散斑襯比成像技術(shù)及其應(yīng)用的研究.pdf

1、血液微循環(huán)能夠反映生物組織的功能活動和疾病機(jī)理，因此微循環(huán)血流監(jiān)測是一種非常重要的醫(yī)學(xué)診斷方法。激光散斑襯比成像可以對活體生物微循環(huán)血流進(jìn)行高時空分辨率的實(shí)時全場成像。由于具有非接觸，無創(chuàng)傷，快速成像等優(yōu)點(diǎn)，激光散斑成像技術(shù)非常適用于血液微循環(huán)的測量。使用激光散斑技術(shù)可以測量血管管徑，血管密度，血液流速和血流灌注等微循環(huán)參數(shù)。通過考察微循環(huán)血管的結(jié)構(gòu)，微循環(huán)功能以及代謝活動，可以研究炎癥、水腫、出血、過敏、休克、腫瘤、燒傷、凍傷、放射損

2、傷等基本病理過程中微循環(huán)改變的規(guī)律及其病理機(jī)制，對疾病診斷，病情分析和救治措施都具有重要的意義。本論文對激光散斑襯比成像技術(shù)的成像原理和成像方法進(jìn)行了探討，并將該技術(shù)用于光動力治療過程中腫瘤周圍血管損傷的實(shí)時監(jiān)測和大鼠腦栓塞缺血和再灌注過程中的血流灌注的實(shí)時監(jiān)測。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：1）研究了激光散斑襯比成像系統(tǒng)組成和性能，分析了時變散斑的襯比、相關(guān)時間以及曝光時間等參數(shù)之間的相互關(guān)系；通過理論和模型實(shí)驗(yàn)的研究，給出了系統(tǒng)的測量

3、范圍（測量速度小于2mm/s，測量深度小于1mm）、系統(tǒng)使用的參數(shù)范圍（曝光時間大于20ms），系統(tǒng)的散斑尺寸約為1.5pix/sp，空間統(tǒng)計(jì)子圖像尺寸為7×7個像素。對組織光學(xué)參數(shù)對系統(tǒng)測量帶來的影響進(jìn)行了討論，表明散斑襯比與血液中血氧濃度無關(guān)。在激光散斑圖像的分析中，提出了擴(kuò)展散斑襯比圖像動態(tài)范圍的方法，詳細(xì)描述了激光散斑圖像的空間統(tǒng)計(jì)方法和時間統(tǒng)計(jì)方法，對兩種方法的時間分辨率、空間分辨率以及算法復(fù)雜度進(jìn)行了分析和比較。2）在光動力

4、治療中，使用激光散斑襯比成像技術(shù)監(jiān)測雞胚尿囊膜上腫瘤周圍血管隨光動力作用的管徑和血流變化，以及相應(yīng)的血流灌注量變化。討論了雞胚尿囊膜實(shí)驗(yàn)動物模型在光學(xué)成像中的優(yōu)點(diǎn)。使用激光散斑襯比成像技術(shù)監(jiān)測在不同光劑量、藥劑量以及對照實(shí)驗(yàn)中的血流灌注和血管管徑變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PDT作用后的腫瘤周圍血管的管徑比血管的類型更具有變化的特異性。引入血流灌注量代替血管管徑作為PDT作用的血管損傷程度評估量化標(biāo)準(zhǔn)，同時兼顧了血管變化的形態(tài)改變和功能變化。通

5、過監(jiān)測腫瘤周圍血管的血液動力學(xué)變化，可以評估PDT作用對血管的損傷效果，確定PDT作用的光敏劑劑量和激光輻射劑量，制定最佳的腫瘤治療方案。3）使用激光散斑襯比成像技術(shù)實(shí)時監(jiān)測局灶性腦缺血模型的血流和血管管徑時空變化。研究了不同栓塞時間對栓塞后腦血流以及再灌注腦血流的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，60分鐘栓塞腦缺血使得腦血流降低到基值的20±3﹪，30分鐘栓塞腦缺血的腦血流降低到35±3﹪，快速充血過程持續(xù)10~15分鐘，充血恢復(fù)的灌注量是栓塞前的

6、80±10﹪，充血過程后低灌注狀態(tài)維持在基值的60~70﹪，60分鐘栓塞的低灌注水平要比30分鐘低灌注水平低10﹪。60分鐘栓塞使得血管管徑降低到基值的80±3﹪，30分鐘栓塞的血管管徑降低到基值的90±3﹪；低灌注狀態(tài)的血管管徑保持在基值的90﹪左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了低灌注水平狀態(tài)與腦缺血時間相關(guān)，腦缺血時間越長，低灌注水平越低，低灌注現(xiàn)象開始的時間越靠后。監(jiān)測腦缺血區(qū)域的缺血和再灌注過程中的血流，血管的時空變化，不僅可以為缺血性中風(fēng)的