【摘要】：在血液循環(huán)系統(tǒng)中,介于微動脈和微靜脈之間的微循環(huán)系統(tǒng),是物質(zhì)交換的關(guān)鍵位置。在病理狀態(tài)下,微血管的結(jié)構(gòu)和生理參數(shù)異常往往同時發(fā)生,對微循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生理參數(shù)的同時監(jiān)測能夠全面表征病變的狀態(tài),并揭示各種變異的因果關(guān)系,從而指導(dǎo)疾病的機理研究和早期診斷。近年來已有多種成像技術(shù)用于微血管成像,但這些技術(shù)尚存在一些弊端,比如只能獲取結(jié)構(gòu)或生理的單一信息,或者分辨率與探測深度不足。光學(xué)分辨光聲成像系統(tǒng)通過對光束進行強聚焦,可以實現(xiàn)高分辨的結(jié)構(gòu)成像,結(jié)合高吸收對比度,光學(xué)分辨光聲成像非常適合用于微循環(huán)系統(tǒng)的活體三維多參數(shù)成像。為了提高光聲顯微成像系統(tǒng)的探測靈敏度,提高活體微血管多參數(shù)成像的能力,本文從系統(tǒng)研制和樣品制備的角度嘗試提高光聲成像系統(tǒng)的探測靈敏度,具體內(nèi)容包括： 為了從系統(tǒng)實現(xiàn)的角度提高光聲信號的探測效率,本文研制了一套光學(xué)分辨光聲顯微成像系統(tǒng)。系統(tǒng)采用反射式全角度光聲探測模式,利用長工作距離物鏡聚焦光束從而實現(xiàn)高空間分辨率,利用高頻超聲探頭探測激發(fā)的光聲信號。系統(tǒng)采用自制的光聲耦合裝置實現(xiàn)光聲共軸耦合,保證最大的激發(fā)探測效率。同時該耦合裝置能夠在反射入射聚焦光束的同時,使激發(fā)的光聲信號穿透耦合裝置并被探測,從而避免了光聲信號在反射過程中發(fā)生的波形轉(zhuǎn)換損失,提高了光聲信號的收集效率。通過理論分析和實驗測試證明：該系統(tǒng)可以有效提高光聲信號的探測靈敏度,保證活體實驗時激光的使用符合激光安全標準。 為了對系統(tǒng)的活體微血管成像能力進行研究和驗證,本文進一步對系統(tǒng)的性能進行了理論分析和全面評估,并在此基礎(chǔ)上進行了活體微循環(huán)結(jié)構(gòu)和血氧飽和度成像實驗。通過對碳納米顆粒成像,擬合出系統(tǒng)的側(cè)向分辨率約為4.4μm,軸向分辨率約為14.4μm。使用光聲成像常用物理模型測得系統(tǒng)能夠在1mm的深度進行活體成像。系統(tǒng)每秒鐘采集1000條A線,微米量級視場下能夠?qū)崿F(xiàn)10Hz的B型掃描幀頻。通過二維掃描(C型掃描),系統(tǒng)能夠?qū)π∈蠖浜湍X皮層的血管網(wǎng)絡(luò)進行清晰的成像,最小可分辨血管尺寸達到毛細血管量級。利用三個波長(576nm/580nm/584nm)可以對血管網(wǎng)絡(luò)的血氧飽和度分布進行成像,證明了系統(tǒng)對血管結(jié)構(gòu)和生理參數(shù)的活體三維成像能力。通過連續(xù)的一維掃描(B型掃描),系統(tǒng)監(jiān)測了去甲腎上腺素對腦皮層血管結(jié)構(gòu)和生理參數(shù)的影響,證明了系統(tǒng)能夠捕捉快速的生理信號變化。 為了從樣品準備的角度提高光聲顯微成像的靈敏度和成像深度,本文研究了光透明技術(shù)對光聲顯微成像的促進作用。通過對皮膚光透明過程的光學(xué)和聲學(xué)參數(shù)監(jiān)測發(fā)現(xiàn),光透明后的皮膚組織光穿透效率增加,激發(fā)的光聲信號強度增加。但光透明過程中皮膚組織對超聲信號的反射和吸收均有所增加,從而導(dǎo)致超聲的傳輸效率下降,最終導(dǎo)致光透明劑對光聲成像靈敏度的促進作用略有下降。這表明能夠同時促進光與超聲穿透效果的光透明劑有望對光聲信號的靈敏度和成像深度有更大提高。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R318.51

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本文編號：2264832