基于OCT技術(shù)的小鼠皮膚光學(xué)無損監(jiān)測的實驗方法研究.pdf

1、光學(xué)相干層析成像(OCT)是一種高分辨率、無損的實時探測技術(shù)。OCT在典型生物組織的穿透深度大約是1 mm，足夠提供皮膚的表皮和真皮乳頭層的信息，得到活體皮膚高分辨率和高對比度的成像，可以實現(xiàn)皮膚組織光學(xué)特性參數(shù)及一些結(jié)構(gòu)信息的測量，因此OCT是實現(xiàn)無損測量皮膚的有效手段，可以連續(xù)、實時、無損地監(jiān)測皮膚狀態(tài)，在醫(yī)學(xué)診斷中具有重要意義。 在緒論中，回顧了激光美容的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀，指出客觀、定量地評價皮膚、測量活體組織光學(xué)特性參數(shù)的

2、必要性：組織的光學(xué)特性參數(shù)與組織的狀態(tài)密切相關(guān)。只有在準(zhǔn)確的光學(xué)特性參數(shù)的基礎(chǔ)上，探討皮膚組織內(nèi)的光分布和溫度分布，才能恰到好處的控制嫩膚過程中的光劑量，進行有效而損傷程度最小的治療。此外，光診斷結(jié)果是否正確也有賴于對人體組織光學(xué)特性參數(shù)的掌握。綜述了目前皮膚的診斷手段，除了視診和觸診等體格檢查以外，現(xiàn)在所進行的實驗室檢查大多存在醫(yī)源性的損傷。因此亟需尋求無損的、可以重復(fù)測量、得到皮膚內(nèi)部信息的方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合本文采用的無損的OC

3、T技術(shù)，闡述了OCT技術(shù)在診斷上的應(yīng)用及發(fā)展，尤其是OCT理論模型的發(fā)展。最后介紹了本文的研究內(nèi)容及方法。 在第1章中，首先從解剖學(xué)上簡要介紹了皮膚的結(jié)構(gòu)，而后就與激光美容中密切相關(guān)的光老化及光子嫩膚，分別展開討論。光老化方面，首先從發(fā)生、影響因素、臨床、組織學(xué)、腫瘤、預(yù)防及治療方面闡述光老化與自然老化的區(qū)別，而后在光老化機理的基礎(chǔ)上，討論與光老化造模密切相關(guān)的作用光譜，介紹了光老化目前的臨床診斷手段、實驗室診斷手段及防治手段。

4、光子嫩膚方面，針對其核心的光熱效應(yīng)問題，在組織光學(xué)的基礎(chǔ)上，介紹了皮膚的光學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)。而后，介紹了光子嫩膚的機理及其參數(shù)選擇，結(jié)合強脈沖光本身的特點，從波長、輻射曝光時間、曝光劑量三個方面討論：波長方面，應(yīng)選擇靶組織的吸收峰而周圍正常組織吸收最小的波長，同時，鑒于靶組織在組織中不同的深度，還要考慮波長要有合適的穿透深度，IPL具有寬光譜的特性，可以通過采用多種濾光片透過特定光譜可用于治療不同病變；在輻射曝光時間的選擇上，根據(jù)皮膚組織的

5、熱傳輸特性，輻射曝光時間應(yīng)小于靶組織的熱遲豫時間，在本文實驗中，根據(jù)經(jīng)驗值設(shè)定脈寬大小為3.4 ms和2.8 ms：在輻射曝光劑量的選擇上，要從不同靶組織的溫升需求來考慮。光老化與光子嫩膚的研究密切相關(guān)，最后，結(jié)合本文所采用的評價手段OCT及DIC的基本原理和應(yīng)用展開介紹，探討對光老化及光子嫩膚的觀察與評價。 在第2章中，考慮到已有報道的研究中，OCT圖像的各個反射層對應(yīng)于實際皮膚的何種結(jié)構(gòu)存在眾多觀點，因此選擇皮膚表皮厚度這一

6、參數(shù)來進行實驗研究。在以往的研究中，更多的是將OCT對活體的皮膚成像同最終的的組織切片結(jié)果進行比較。而在本章中，采用OCT追蹤組織切片的制作過程，分別測量OCT圖像的強度分布曲線中第一個強度峰到第一個波谷和第一、二強度峰之間的距離，比較兩種結(jié)果和常規(guī)切片測得ET值的差別，可認為OCT的第二個峰對應(yīng)的是真皮上層的膠原纖維結(jié)構(gòu)，真表皮連接處更應(yīng)在波谷處，ET可以通過測量第一強度峰到第一個波谷的距離得到。同時關(guān)注切片過程中各種物理、化學(xué)因素對

7、皮膚各層厚度的影響，得到在制作常規(guī)切片的不同階段，各種處理手段對皮膚各層的影響不盡相同，以期為進一步研究OCT’圖像的各個反射峰與實際皮膚的結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系提供客觀、定量的數(shù)據(jù)。 在第3章中，采用OCT對光老化皮膚進行無損的實驗研究，利用紫外燈(長波+中波)來照射脫毛后的小白鼠，建立光老化的動物模型，并用HE染色切片、OCT成像、DIC觀察無染色切片分別跟蹤小白鼠光老化的過程，從組織學(xué)和光學(xué)特性參數(shù)兩個角度來分析這一過程中小鼠皮膚

8、的變化。通過對OCT圖像的不同處理，提取其中所包含的結(jié)構(gòu)和散射系數(shù)兩方面的信息。結(jié)構(gòu)方面，將光老化不同階段得到的HE染色切片測得的痂的厚度同相應(yīng)時間的OCT圖像光強分布曲線中的第一強度峰到第一個波谷的距離進行比較，得到了較為吻合的結(jié)果。而在光學(xué)特性參數(shù)方面，運用單次散射模型，對OCT數(shù)據(jù)進行處理，得到了造模過程中散射系數(shù)隨時間變化的趨勢，認為是皮膚組織的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致了散射系數(shù)在光老化過程中的減小。 在第4章中，通過IPL的560

9、-120.nm治療頭照射小鼠皮膚組織，研究不同強度的光照射下皮膚組織的損傷情況，得出皮膚損傷閾值劑量為31.7 J/cm2，95％置信區(qū)間為(26.7～34.6 J/cm2)，同時分析IPL對生物組織的光熱效應(yīng)，并用顯微觀察手段觀察了不同光照射下生物組織膠原纖維玻璃樣變癥狀的差異。此外，用OCT來跟蹤觀察同一能量密度光照前后和修復(fù)，以及不同能量密度光照下的修復(fù)，發(fā)現(xiàn)散射光強以及散射系數(shù)存在明顯變化和區(qū)別，結(jié)合組織切片的情況，分析這些變化