颅骨光透明实现穿颅皮层血管与血流成像

发布时间：2020-02-04 07:50

【摘要】：活体水平下对皮层血管网络的观察和操纵是微脉管结构、功能研究的重要途径,近年来,随着现代光学成像技术的发展和各种标记技术的出现,在体水平下观测皮层脉管形态结构与血液动力学参数的变化成为可能。但皮层上方颅骨的混浊特性严重制约了光学成像技术在穿颅活体皮层血管、血流成像中的应用,移除颅骨的方法虽然能实现皮层微脉管结构和功能的动态监测,但开颅手术不可避免的带来了负面影响。组织光透明技术有望降低颅骨的散射特性,但现有组织光透明的研究主要针对软组织。由于颅骨结构和组成成分的特异性,常规适用于软组织的光透明方法完全不适用于颅骨。本文的工作正是围绕如何建立高效的颅骨光透明方法而展开的,在此基础上,进一步结合多种光学成像技术实现穿颅活体皮层微脉管结构、功能光学成像。本文主要研究内容及结果如下： 1)颅骨光透明剂选型与设计：通过对颅骨的主要组成成分和结构特点进行分析,针对各组分通过理论分析以及其实验验证,筛选出由月桂醇、十二烷基苯磺酸钠、山梨醇、葡糖糖、二甲基亚砜和碳酸氢钠组成的颅骨光透明溶液。结合物理化学手段,确定颅骨光透明方法的具体实施方案。 2)光透明对颅骨光学性质的影响：针对特定的应用要求,结合多种光学检测方法,定量地评估光透明方法对离体颅骨光学性质的影响,结果显示,颅骨光透明后,光斑经过颅骨的发散性得到了极大的抑制,颅骨的透过率增加,散射降低,荧光成像质量得到了极大地提高,并且颅骨光透明溶液不会使样本的荧光淬灭或者荧光强度降低。 3)颅骨光透明结合激光散斑衬比成像实现穿颅活体皮层血流成像：颅骨光透明结合激光散斑衬比成像实现穿颅皮层血流成像,同时,对药物作用下皮层血管及血流的动态变化进行了监测。结果显示：相比浑浊的颅骨,光透明颅骨结合激光散斑衬比成像能显著提高皮层血管的分辨率、血流成像的对比度、灵敏度。 4)颅骨光透明结合光声成像实现穿颅活体皮层深层血管成像：通过模型实验定量评估颅骨光透明离体水平下对光学、超声、光声成像过程中成像质量的改善,结合光声显微成像,实现穿颅活体皮层血管网络结构与分布信息的获取,结果显示：颅骨光透明后成像的信噪比增大,信号与伪影强度的比值上升,极大地抑制了光声成像中的伪影。本文所建立的颅骨光透明方法能在无需开颅的条件下实现穿颅皮层微脉管结构与功能成像,这为进一步研究皮层微脉管在生长、发育以及疾病发生发展过程中结构、功能的变化提供了一种新途径。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.51

【共引文献】