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(dòng)和疾病機(jī)理，因此微循環(huán)血流監(jiān)測(cè)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(duì)活體生物微循環(huán)血流進(jìn)行高時(shí)空分辨率的實(shí)時(shí)全場(chǎng)成像。由于具有非接觸，無(wú)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(cè)量。使用激光散斑技術(shù)可以測(cè)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(dòng)，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(duì)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(duì)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(dòng)力治療過程中腫瘤周圍血管損傷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和大鼠腦栓塞缺血和再灌注過程中的血流灌注的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。主要研究?jī)?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(shí)變散斑的襯比、相關(guān)時(shí)間以及曝光時(shí)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(cè)量

3、范圍（測(cè)量速度小于2mm/s，測(cè)量深度小于1mm）、系統(tǒng)使用的參數(shù)范圍（曝光時(shí)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(gè)像素。對(duì)組織光學(xué)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)測(cè)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(wú)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(dòng)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(shí)間統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)兩種方法的時(shí)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(dòng)力

4、治療中，使用激光散斑襯比成像技術(shù)監(jiān)測(cè)雞胚尿囊膜上腫瘤周圍血管隨光動(dòng)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(dòng)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(cè)在不同光劑量、藥劑量以及對(duì)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(píng)估量化標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)兼顧了血管變化的形態(tài)改變和功能變化。通

5、過監(jiān)測(cè)腫瘤周圍血管的血液動(dòng)力學(xué)變化，可以評(píng)估PDT作用對(duì)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(shí)監(jiān)測(cè)局灶性腦缺血模型的血流和血管管徑時(shí)空變化。研究了不同栓塞時(shí)間對(duì)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(shí)間相關(guān)，腦缺血時(shí)間越長(zhǎng)，低灌注水平越低，低灌注現(xiàn)象開始的時(shí)間越靠后。監(jiān)測(cè)腦缺血區(qū)域的缺血和再灌注過程中的血流，血管的時(shí)空變化，不僅可以為缺血性中風(fēng)的