癲癇是一種嚴(yán)重危害人類健康的常見慢性腦部疾病,目前全球的癲癇患者約有四千多萬,每年以5%的速度增長,給患者身體和心理帶來極大的傷害,嚴(yán)重影響人類身心健康。癲癇發(fā)作時(shí)表現(xiàn)為大腦神經(jīng)元異常放電,而神經(jīng)元的興奮活動(dòng)會(huì)增加神經(jīng)細(xì)胞的代謝水平,消耗更多由血液提供的營養(yǎng)物質(zhì),故會(huì)引起血管的狀態(tài)發(fā)生一定變化。腦電是大腦神經(jīng)元發(fā)出的微弱電信號(hào),能反應(yīng)大腦神經(jīng)的狀態(tài),也是癲癇臨床診斷的主要依據(jù),但是腦電無法體現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞周圍血管的血流動(dòng)力學(xué)信息,且傳統(tǒng)的成像方法也不能提供高分辨的毛細(xì)血管相關(guān)信息,而光學(xué)分辨率光聲顯微成像技術(shù)則能彌補(bǔ)傳統(tǒng)成像方式的不足。光學(xué)分辨率光聲顯微成像技術(shù)是一種以光聲效應(yīng)為物理基礎(chǔ)的生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。作為一種純光學(xué)成像與超聲成像相結(jié)合的混合成像技術(shù),光學(xué)分辨率的光聲成像系統(tǒng)具有高對(duì)比度、強(qiáng)穿透性的特點(diǎn),因此光聲成像技術(shù)具備檢測血流動(dòng)力學(xué)的能力,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在此論文中,我們結(jié)合光聲成像技術(shù)和腦電技術(shù),得出癲癇對(duì)動(dòng)物血流動(dòng)力學(xué)的影響。主要工作包括:首先,設(shè)計(jì)并搭建了一套光學(xué)分辨率光聲顯微成像系統(tǒng),采用微量注射技術(shù)對(duì)大腦皮層注射4-氨基吡啶,建立大鼠局部癲癇病灶模型;... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光聲效應(yīng)示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-1光聲效應(yīng)示意圖19世紀(jì)80年代，科學(xué)家Bell首次發(fā)現(xiàn)光聲效應(yīng)，其過程如圖1-1所示，隨后光聲成像技術(shù)被提出并逐漸發(fā)展起來[17]。隨著科學(xué)水平的不斷提高，尤其是激光器在能量、脈沖頻率上取得突破性的進(jìn)展，光聲成像技術(shù)在20世紀(jì)60年代被廣泛使用，到20世紀(jì)末取得第一張光聲圖像[18]。根據(jù)激光照射方式和使用的超聲換能器類型，光聲成像主要包含光聲計(jì)算機(jī)層析成像(Photoacousticcomputertomography,PACT)、光聲顯微成像(Photoacousticmicroscopy,PAM)和光聲內(nèi)窺成像(Photoacousticendoscopy,PAE)三種成像方式[19]。光聲層析成像技術(shù)是用非聚焦激光照射組織，當(dāng)使用一個(gè)超聲探頭探測時(shí)，選用點(diǎn)聚焦超聲換能器，通過二維掃描實(shí)現(xiàn)三維成像；當(dāng)使用陣列探頭時(shí)，根據(jù)陣列探頭的類型包括平面、柱面和球面類型，選用相應(yīng)的掃描方式和算法可獲得組織完整的三維光聲圖像，PACT的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-2所示。PACT在三種光聲成像中的擁有最深的探測深度，但是其重建算法很復(fù)雜且分辨率較低[20]。圖1-2PACT成像結(jié)構(gòu)示意圖[21]

第一章緒論5為了滿足成像高分辨率的需要，光聲顯微成像技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)可劃分為聲學(xué)分辨率光聲顯微成像（AR-PAM）和光學(xué)分辨率光聲顯微成像（OR-PAM）[22]。AR-PAM的橫向分辨率和縱向分辨率都是由超聲探頭的中心頻率和帶寬決定，橫向分辨率的范圍在十幾微米到幾百微米，其成像深度則可達(dá)幾毫米[23]。如圖1-3所示，在AR-PAM系統(tǒng)中，從激光器出來的激光源透過錐形透鏡后變成環(huán)形光束，再由環(huán)形反光鏡弱聚焦照射在組織表面以下，調(diào)節(jié)超聲環(huán)能器位置使得聲焦點(diǎn)與光焦點(diǎn)共軸，且處于組織內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)暗場照明，減少皮膚表面對(duì)光的吸收，從而得到更深的組織信息。由于激光沒有強(qiáng)聚焦，需要更高的功率才能激發(fā)出光聲信號(hào)，而目前功率高的激光器頻率相對(duì)較低，所以AR-PAM的成像速度一般較慢。圖1-3AR-PAM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖[23]OR-PAM相對(duì)AR-PAM分辨率較高，通常為幾個(gè)微米。如果采用非聚焦光和非聚焦換能器，則需要中心頻率非常高的超聲環(huán)能器，且成像深度只能達(dá)到幾百微米，因此需要同時(shí)使用光學(xué)聚焦和聲聚焦，才能滿足成像要求。OR-PAM典型的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，從激光器出來的激光經(jīng)過空間光耦合器進(jìn)行濾波和整形，通過物鏡形成準(zhǔn)直光束準(zhǔn)直，經(jīng)平面鏡反射后由物鏡匯聚，最后經(jīng)過棱鏡和硅油后聚焦照射在樣品組織表面。由于光聲效應(yīng)產(chǎn)生超聲波經(jīng)過聲聚焦透鏡傳播到硅油時(shí)由于聲阻抗不同發(fā)生反射，此時(shí)機(jī)械波中的橫波成分較多，而超聲換能器只能檢測縱波，因此超聲信號(hào)需要二次反射，轉(zhuǎn)為縱波被超聲探頭探測，被放大器放大后再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)電腦中。無論是AR-PAM還是OR-PAM，均可通過信號(hào)反投影直接實(shí)現(xiàn)成像，較PACT無需復(fù)雜的重建算法。但是由于光存在較強(qiáng)的散射，OR-PAM的成像深度只有約1毫米左右[24]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于非線性熱擴(kuò)散效應(yīng)的亞衍射極限光聲二次諧波顯微成像技術(shù)[J]. 張振輝,石玉嬌.  激光生物學(xué)報(bào). 2019(01)
[2]卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究綜述[J]. 李彥冬,郝宗波,雷航.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2016(09)
[3]國際抗癲癇聯(lián)盟和名詞委員會(huì)推薦的癲癇發(fā)作的臨床及腦電圖分類[J]. 吳遜,李文慧.  中華神經(jīng)科雜志. 2001(03)



本文編號(hào)：3311149