本文關(guān)鍵詞： 光聲顯微成像 激光散斑成像 微循環(huán) 大腦低灌注 總血紅蛋白濃度 血氧飽和度 血流速度　出處：《華中科技大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：微循環(huán)是微血管范疇內(nèi)的血液循環(huán),其主要功能是進(jìn)行血液和組織之間的物質(zhì)交換。很多重大疾病都涉及到微循環(huán)的異常改變,因此對(duì)微循環(huán)的在體成像研究具有重大的臨床診斷意義。微血管網(wǎng)絡(luò)的空間結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜,而且管徑在幾微米到200微米范圍內(nèi)變化,因此單一尺度的成像技術(shù)不能很好地對(duì)復(fù)雜的微循環(huán)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行成像。光聲顯微成像(photoacoustic microscopy, PAM)技術(shù)將光吸收編碼成超聲波,能夠?qū)ι锝M織的同一對(duì)比度源進(jìn)行多尺度的成像研究,而且,由于超聲波在組織中的散射遠(yuǎn)小于光的散射,該技術(shù)的成像深度更深。因此,PAM能夠在深層組織對(duì)微循環(huán)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多尺度的在體三維成像,在微循環(huán)的研究中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本文旨在發(fā)展和利用多尺度PAM系統(tǒng)對(duì)微循環(huán)進(jìn)行成像研究,具體內(nèi)容如下： (1)為了在深層組織對(duì)微循環(huán)進(jìn)行成像,利用聲學(xué)分辨功能光聲顯微成像(functional photoacoustic microscopy, fPAM)系統(tǒng)對(duì)微循環(huán)進(jìn)行了在體成像研究。通過對(duì)系統(tǒng)的性能參數(shù)進(jìn)行評(píng)估,得到系統(tǒng)的側(cè)向分辨率為45μm,組織中的成像深度為3mm。通過對(duì)大鼠背部皮下、腦皮層以及人手掌皮下的微循環(huán)進(jìn)行在體成像,證明系統(tǒng)具有在深層組織對(duì)微循環(huán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)成像的能力。 (2)由于聲學(xué)分辨的fPAM系統(tǒng)的分辨率不足以對(duì)毛細(xì)血管水平的微循環(huán)進(jìn)行成像研究,同時(shí)為了提高高分辨率PAM系統(tǒng)在組織中的成像深度,采用一種新的光聲探測(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),研制了一套基于反射物鏡的高分辨光學(xué)分辨PAM系統(tǒng)。反射物鏡一方面實(shí)現(xiàn)近光學(xué)衍射極限的光學(xué)聚焦,另一方面使得超聲探頭能夠放置于其中間的空心光錐里以實(shí)現(xiàn)直接的超聲探測(cè),避免了超聲傳輸過程中多界面反射造成的額外的超聲能量損失,從而提高超聲的收集效率。超聲探頭采用具有高靈敏度的聚乙二烯二氟化物(polyvinylidene difluoride, PVDF)薄膜作為壓電換能材料,高效地探測(cè)到激發(fā)的超聲波,使得系統(tǒng)具有足夠的靈敏度探測(cè)單根毛細(xì)血管以及離散的紅細(xì)胞的光聲信號(hào)。對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估,顯示系統(tǒng)的側(cè)向分辨率為1.2μm,同時(shí)具有相對(duì)深的穿透深度,在生物組織里最大成像深度可達(dá)到0.9mm,能夠在體分辨單根毛細(xì)血管和離散的紅細(xì)胞。通過對(duì)小鼠耳廓的微血管進(jìn)行在體成像,證明該系統(tǒng)具備在相對(duì)深的組織范圍對(duì)毛細(xì)血管水平的微循環(huán)進(jìn)行在體成像研究的能力。 (3)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦皮層微循環(huán)的多信息成像,聯(lián)合fPAM技術(shù)和LSI技術(shù)對(duì)大鼠大腦早期低灌注的腦皮層微循環(huán)進(jìn)行了多參數(shù)成像研究。利用大鼠腦瞬時(shí)低灌注模型,在大鼠單側(cè)頸總動(dòng)脈結(jié)扎后,即刻檢測(cè)同側(cè)腦皮層不同深度處微血管的血流速度、血氧飽和度和總血紅蛋白濃度的變化。在結(jié)扎后6s時(shí)刻,各參數(shù)均下降到最低,分別為結(jié)扎前的37±3%、72±7%和93±2%。隨后各參數(shù)均有不同程度的恢復(fù),其中血氧飽和度的恢復(fù)明顯滯后于血流速度和總血紅蛋白濃度的恢復(fù)。從整個(gè)過程來看,結(jié)扎后血流速度和血紅蛋白濃度具有相似的響應(yīng)速度和變化趨勢(shì)。
[Abstract]:Micro - circulation is a blood circulation in the field of microvessels . The main function is to carry on the exchange of matter between blood and tissue . Many important diseases involve the abnormal change of microcirculation . Therefore , the imaging technology of micro - circulation has great clinical significance . ( 1 ) In order to image microcirculation in deep tissue , the system has a lateral resolution of 45 渭m and an imaging depth of 3mm in the tissue by evaluating the performance parameters of the system . In order to improve the imaging depth of high resolution PAM system in tissue , a new kind of high resolution optical resolution PAM system based on reflective objective is developed . ( 3 ) In order to realize the multi - parameter imaging of cerebral cortex microcirculation , combined with fPAM and LSI technology , the cerebral cortex microcirculation of rat brain was studied with multi - parameter imaging . After ligation of the rat ' s unilateral carotid artery , the blood flow velocity , blood oxygen saturation and total hemoglobin concentration were measured at different depths of the ipsilateral cerebral cortex .

【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R310

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本文編號(hào)：1502517