PAT监测不同针灸方法对大脑皮层响应的活体研究

发布时间：2020-08-09 19:05

【摘要】：进入新世纪不到二十年的时间里,无论是中医或者西医发展进步都很大。现代中医作为传统中医学的继承,在现代医学界的地位越来越高。中医作为经验医学的代表,发展数千年来临床诊疗效果得到了一致的认可。但是其深层的作用原理一直没有获得科学界普遍一致的结论。针灸是中医的一个子领域,本次研究旨在通过探究针灸作用对大脑血流动力学的改变以揭示针灸的作用机理。目前脑成像的主流成像方式有脑波图(Electroencephalography,EEG)、计算层析成像(computed tomography,CT)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)、正电子发射型计算层析成像(Positron Emission Computed Tomography,PET)等,每种成像方式都有其局限性。本次研究以近年来新兴的光声层析成像技术(Photoacoustic Tomography,PAT)为工具,监测针灸对大脑血流动力学的影响。PAT以脉冲激光照射生物组织,激发产生超声波,其结合了光学成像中对于各种生物分子的高对比度和声学成像对于生物组织穿透达到的高分辨率。本次研究以针灸的穴位和操作手法出发,探究针灸作用期间以及作用之后大脑光声层析成像的结果,以观测大脑皮层血流动力学的相对变化来揭示针灸的作用机制。主要工作内容包括:1.介绍了光声成像的原理与系统。详细的从光声效应的理论基础出发,从基本的牛顿运动法则、连续性方程、热弹性方程推导出光声波动方程。接着探讨了反投影、先进的有限元重建算法和本次系统采用的延时叠加算法图像重建方式。在理论讨论的基础上详细介绍了此次研究所采用的光声层析成像系统,包括硬件系统的各个部分和软件系统的各个模块。2.探究了不同穴位的刺激对小鼠大脑皮层血流动力学的影响。首先从中医学的角度讨论了足三里穴和涌泉穴的差异,接着详细阐述了对实验设计的各方面考量,最后将两组实验分别进行成像结果和统计学的分析,并在此基础上进行对比讨论。3.探究了不同针灸方法对小鼠大脑皮层血流动力学的影响。首先对三种针灸方法进行了详细的介绍,分别从三种不同方法的操作参数指标和作用基本机理进行对比。接着详细论述了探究不同针灸方法对脑皮层血流动力学影响实验的设计,最后进行了实验结果的详细描述与统计学意义上的分析论证,并进行了对比。本次研究充分证实了光声层析成像在脑成像领域的应用前景。通过探究电针不同穴位对大脑皮层血流动力学的影响发现,电针刺激足三里穴和涌泉穴对大脑血流动力学具有不同影响,刺激足三里穴血流量增加更为明显,且保持性持续到观测结束;而涌泉穴在刺激结束后,血流量逐步恢复到初始水平。通过探究不同针灸方法刺激涌泉穴对大脑血流动力学的影响发现,三种针灸方法对大脑血流动力学具有不同影响,手针和艾灸的刺激响应曲线表现为上升保持状态,电针的刺激响应曲线表现为先升后降;对于大脑不同分区的影响,电针和艾灸对于各个脑区具有特异性,而手针除右听觉区外均表现为血流促进。三种针灸方法的结论进一步证实了中枢神经系统的血清素、多巴胺和肾上腺素等效应对大脑皮层血流动力学的影响。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R245;TP391.41
【图文】：

生物组织,吸收系数,激光,分子

1 各种生物组织中各种细胞生物分子对不同波长激光的吸收系吸收激光的光能量后，将产生热传输，主要以传导、对于热对流与热辐射的量相对于热传导要小得多，所以光生物组织对能量吸收的衡量以比热容为依据，比热容所要吸收的能量值，表示为：Cp，单位为：-1 -1J k g K。如表 2-2。表 2-2 典型生物组织比热容到生物组织的光子能量吸收转换为热能。根据物理学度的膨胀，对于生物组织的膨胀将产生超声波，也就是质内的传导由生物组织自身所特有的声学特性所决定水血液脂肪黑色素 )4187 3626 2177 2554

示意图,叠加算法,阵列,示意图

图 2-2 阵列探头延时叠加算法示意图。像的硬件系统的技术发展已有接近二十年时间，无论是成了质的提高。典型的光声层析成像系统包括半圆形超声换能器阵列、数据采集模块和系激光器激发产生激光脉冲，经由光路系统声换能器阵列置于待成像物体周围，用于和待成像物浸入水槽中。复杂的声场信号放大，然后发送到数据采集卡进行 A/D 转个系统图如 2-3。

示意图,光声层析,成像系统,阵列

图 2-2 阵列探头延时叠加算法示意图。成像的硬件系统成像的技术发展已有接近二十年时间，无论是成像速都有了质的提高。典型的光声层析成像系统包括短脉一组半圆形超声换能器阵列、数据采集模块和系统控脉宽激光器激发产生激光脉冲，经由光路系统照射到组超声换能器阵列置于待成像物体周围，用于探测各能器和待成像物浸入水槽中。复杂的声场信号经由换大器放大，然后发送到数据采集卡进行 A/D 转换，最，整个系统图如 2-3。

【参考文献】