光学相干层析功能成像技术及其脑中风应用研究
发布时间：2021-09-05 13:54
缺血性脑中风（ischemic stroke）是以脑部缺血性损伤为主要表现的脑血管疾病,具有高发病率、高致残率、高死亡率。缺血后能量供应不足,使脑组织发生缺血、缺氧甚至坏死,最终导致功能受损甚至死亡。传统脑成像方法多存在成本高、分辨率低、对人体有害等不足,而光学相干层析成像（OCT）能够实现无标记、非侵入、高灵敏度、微米级分辨率的三维成像。结合OCT和动态光散射特性分析,光学相干血流造影技术（OCTA）可实现在体、无标记的三维脑血流造影。基于OCT信号衰减特性分析,光学衰减系数可提供组织活性信息。结合可见光OCT和光谱特性分析,可提取血氧饱和度信息。综合OCT结构、血流灌注、组织活性和血氧饱和度的多参数信息,有助于深入理解脑中风缺血损伤机制,为治疗效果评估和药物筛选提供有力监测工具。基于此,本文利用OCT功能成像技术对大鼠光栓中风模型开展了多参数的时空动态研究,具体内容为:设计搭建了一套融合光栓缺血造模和OCT功能成像的光学系统,光栓造模基于532 nm激光与玫瑰红溶液的光化学反应,可实现精准定位、范围可控的中风造模;OCT模块采用1325 nm波段、光纤型的谱域OCT（SD-OCT）...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１不同国家的脑中风发病率示意［２］??
，半影区会??发展为梗死区域，成为不可逆的组织损伤Ｍ。通过一定治疗措施，促进半影区在??数小时内出现血流再灌注，可挽救该区域俎织。??脑血管内?．脑血流置减少??血栓发生?膜离子录失效??能量供给不足??神经元细胞??激活酶（碟脂酶蛋?星＿质细ｈ??白酶碰内切酶）■?：?ｍｌ，?｜肖帛＋??ｔ膜脂质氧化?．、??细胞毒性水肿?神经赖释放??神经破坏?，细胞坏死和细胞凋亡?神经保护??基因表达?细胞死亡?基因表达??神经獅生长因子??白和金属蛋白等??图１．２缺血性中风后大脑损伤发展机制［５］??脑中风后的损伤发展机制如图１．２所示，损伤表现包括脑血流量减少、膜??离子浓度失衡、神经基因表达、细胞坏死和细胞凋亡等［５］。在缺血核心区域，缺??血后随着能量耗尽，细胞离子稳态发生紊乱，细胞毒性水肿发生，腺苷三磷??（ＡｄｅｎｏｓｉｎｅＴｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ，?ＡＴＰ）产生受阻，导致细胞损伤旧。同时，缺血后的??炎症反应也会导致组织损伤，包括细胞死亡＾。缺血最终导致一系列的严重后??果，如部分功能异常、偏瘫、甚至死亡的发生。??为系统性研究缺血性脑中风的发病机制和评估治疗方案，大脑中动脉堵塞??（ｍｉｄｄｌｅ?ｃｅｒｅｂｒａｌ?ａｒｔｅｒｙ?ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ，?ＭＣＡＯ）的动物模型已被广泛用于临床研究。??目前，不同的局部缺血性中风模型包括电凝法［８］、线栓法［９］和光栓法??２??
?１绪论???Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ?Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＤＣＳ?）、光声成像（ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ?ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＡＴ?），??图１．３所示为上述不同光学成像技术在成像分辨率和穿透深度方面的对比［２９］。??１０１?Ｅ－??１〇°??Ｓ?１０＇??Ｉ?ＷｍｍｔｔＭ?｜，ｉ??－ＨＨＰ?Ｉ￡??１０＇?１０，?１０°?１０’?１ＣＨ?１０１?？〇＊ｎ＊Ｔ＿ｃ？＾－??Ｔｅｍｐｏｒａｌ?Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?（ｓ）??图１．３不同光学成像技术的对比，包括空间分辨率、时间分辨率和穿透深度ｉ??横轴：时间分辨率（Ｔｅｍｐｏｒａｌ?Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ），纵轴；空间分辨率（Ｓｐａｔｉａｌ??Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）；颜色标尺：穿透深度（Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ?Ｄｅｐｔｈ）；?ＮＩＲＳ：近红外光谱成像??（Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、ＤＣＳ：扩散相关光谱（Ｄｉｆｆｕｓｅ?Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ??Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ?）、ＰＡＴ：光声成像（ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ?ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）??其中，双光子成像技术可实现活细胞和姐织成像，以及复杂血管网絡的可??视化和毛细血管血流流速测量，成像分辨率高，成像深度达几百微米［３°］。然而??双光子成像的扫描速度较慢且成像视野有哏，不适于对脑中风中较大的视野范??围进行血流成像。此外，双光子成像需要造影剂，脑中风中的血管损伤可能导??致造影剂渗漏，影响血流成像准确性％。相比于双光子成像，ＬＳＣＩ利用动态光??散射实现无标记的血流成像和相对血流测量，成像视野大［２３、作为ＬＳＣＩ的扩??展，多重曝光散斑成像（ｍｕｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学相干层析功能成像及脑中风研究进展[J]. 杨珊珊,姚霖,刘开元,李鹏. 中国激光. 2020(02)
[2]大鼠脑皮层血管栓塞和再生过程的实时动态记录方法[J]. 丁惠洁,刘珂舟,杨珊珊,李鹏,严明. 生理学报. 2019(04)
[3]多样本光学相干血流运动造影技术及应用[J]. 李培,李鹏. 中国激光. 2018(03)
[4]中国急性缺血性脑卒中诊治指南2010[J]. 中华医学会神经病学分会脑血管病学组急性缺血性脑卒中诊治指南撰写组. 中国全科医学. 2011(35)
[5]相关多普勒光学层析成像[J]. 黄良敏,丁志华,洪威,王川. 物理学报. 2012(02)
博士论文
[1]谱域光学相干层析成像技术及其眼科应用研究[D]. 倪秧.浙江大学 2017
[2]正交色散傅立叶域光学相干层析成像的方法和系统研究[D]. 王川.浙江大学 2013
[3]谱域光学相干层析成像方法与系统研究[D]. 王凯.浙江大学 2010
硕士论文
[1]缺血性脑卒中危险因素及预后的性别差异研究[D]. 肖爽.北京协和医学院 2019
[2]基于感性工学的字体情感意象研究与应用[D]. 张硕.北京邮电大学 2019
[3]光化学诱导大鼠局灶性脑缺血后皮层血管再生行为的研究[D]. 丁惠洁.杭州电子科技大学 2019
[4]OCT系统在心脏消融中的应用及双通道光纤导管的研究[D]. 杨珊珊.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2016
本文编号：3385470
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１不同国家的脑中风发病率示意［２］??
，半影区会??发展为梗死区域，成为不可逆的组织损伤Ｍ。通过一定治疗措施，促进半影区在??数小时内出现血流再灌注，可挽救该区域俎织。??脑血管内?．脑血流置减少??血栓发生?膜离子录失效??能量供给不足??神经元细胞??激活酶（碟脂酶蛋?星＿质细ｈ??白酶碰内切酶）■?：?ｍｌ，?｜肖帛＋??ｔ膜脂质氧化?．、??细胞毒性水肿?神经赖释放??神经破坏?，细胞坏死和细胞凋亡?神经保护??基因表达?细胞死亡?基因表达??神经獅生长因子??白和金属蛋白等??图１．２缺血性中风后大脑损伤发展机制［５］??脑中风后的损伤发展机制如图１．２所示，损伤表现包括脑血流量减少、膜??离子浓度失衡、神经基因表达、细胞坏死和细胞凋亡等［５］。在缺血核心区域，缺??血后随着能量耗尽，细胞离子稳态发生紊乱，细胞毒性水肿发生，腺苷三磷??（ＡｄｅｎｏｓｉｎｅＴｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ，?ＡＴＰ）产生受阻，导致细胞损伤旧。同时，缺血后的??炎症反应也会导致组织损伤，包括细胞死亡＾。缺血最终导致一系列的严重后??果，如部分功能异常、偏瘫、甚至死亡的发生。??为系统性研究缺血性脑中风的发病机制和评估治疗方案，大脑中动脉堵塞??（ｍｉｄｄｌｅ?ｃｅｒｅｂｒａｌ?ａｒｔｅｒｙ?ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ，?ＭＣＡＯ）的动物模型已被广泛用于临床研究。??目前，不同的局部缺血性中风模型包括电凝法［８］、线栓法［９］和光栓法??２??
?１绪论???Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ?Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＤＣＳ?）、光声成像（ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ?ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＡＴ?），??图１．３所示为上述不同光学成像技术在成像分辨率和穿透深度方面的对比［２９］。??１０１?Ｅ－??１〇°??Ｓ?１０＇??Ｉ?ＷｍｍｔｔＭ?｜，ｉ??－ＨＨＰ?Ｉ￡??１０＇?１０，?１０°?１０’?１ＣＨ?１０１?？〇＊ｎ＊Ｔ＿ｃ？＾－??Ｔｅｍｐｏｒａｌ?Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?（ｓ）??图１．３不同光学成像技术的对比，包括空间分辨率、时间分辨率和穿透深度ｉ??横轴：时间分辨率（Ｔｅｍｐｏｒａｌ?Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ），纵轴；空间分辨率（Ｓｐａｔｉａｌ??Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）；颜色标尺：穿透深度（Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ?Ｄｅｐｔｈ）；?ＮＩＲＳ：近红外光谱成像??（Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、ＤＣＳ：扩散相关光谱（Ｄｉｆｆｕｓｅ?Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ??Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ?）、ＰＡＴ：光声成像（ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ?ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）??其中，双光子成像技术可实现活细胞和姐织成像，以及复杂血管网絡的可??视化和毛细血管血流流速测量，成像分辨率高，成像深度达几百微米［３°］。然而??双光子成像的扫描速度较慢且成像视野有哏，不适于对脑中风中较大的视野范??围进行血流成像。此外，双光子成像需要造影剂，脑中风中的血管损伤可能导??致造影剂渗漏，影响血流成像准确性％。相比于双光子成像，ＬＳＣＩ利用动态光??散射实现无标记的血流成像和相对血流测量，成像视野大［２３、作为ＬＳＣＩ的扩??展，多重曝光散斑成像（ｍｕｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]光学相干层析功能成像及脑中风研究进展[J]. 杨珊珊,姚霖,刘开元,李鹏. 中国激光. 2020(02)
[2]大鼠脑皮层血管栓塞和再生过程的实时动态记录方法[J]. 丁惠洁,刘珂舟,杨珊珊,李鹏,严明. 生理学报. 2019(04)
[3]多样本光学相干血流运动造影技术及应用[J]. 李培,李鹏. 中国激光. 2018(03)
[4]中国急性缺血性脑卒中诊治指南2010[J]. 中华医学会神经病学分会脑血管病学组急性缺血性脑卒中诊治指南撰写组. 中国全科医学. 2011(35)
[5]相关多普勒光学层析成像[J]. 黄良敏,丁志华,洪威,王川. 物理学报. 2012(02)
博士论文
[1]谱域光学相干层析成像技术及其眼科应用研究[D]. 倪秧.浙江大学 2017
[2]正交色散傅立叶域光学相干层析成像的方法和系统研究[D]. 王川.浙江大学 2013
[3]谱域光学相干层析成像方法与系统研究[D]. 王凯.浙江大学 2010
硕士论文
[1]缺血性脑卒中危险因素及预后的性别差异研究[D]. 肖爽.北京协和医学院 2019
[2]基于感性工学的字体情感意象研究与应用[D]. 张硕.北京邮电大学 2019
[3]光化学诱导大鼠局灶性脑缺血后皮层血管再生行为的研究[D]. 丁惠洁.杭州电子科技大学 2019
[4]OCT系统在心脏消融中的应用及双通道光纤导管的研究[D]. 杨珊珊.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2016
本文编号：3385470
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