华中科技大学
万寿菊粉博士学位论文
橡胶抛光轮姓名：***
拆除工具
申请学位级别：博士
专业：生物医学工程
指导教师：骆清铭；曾绍
20030711
华中科技大学博士学位论文
摘要＋
监测微循环血流的时空动态变化对于研究生物组织的功能活动与疾病的机理非常重要，但目前常用的测
量血流方法存在空间分辨率不够高或需加入外源性标记物或对于监测区域性的血流变化需加入扫描装置等缺陷。激光散斑成像技术能够实现在无需扫描的条件下对区域性流速分布进行监测，并且该方法具有较高的时间（几十毫秒）和空间分辨率（数微米），因此受到人们的重视。 本文主要从两个方面对激光散斑成像技术进行研究。一方面是拓宽激光散斑成像技术在生物医学中的应用范围。根据激光散斑成像技术的特点，将其应用于不同的研究领域，为这些领域的研究提供一种新的手段与途径。另一方面是提高现有激光散斑成像技术的深度信息和空间分辨率。将组织改性技术和激光散斑成像技术结合起来提高该方法的成像深度，根据时间积分散斑的时问统计特性提取速度信息提高现有方法的空间分辨率。本文的主要内容和研究结果如下：
首先根据时间积分散斑的空间统计特性，建立了一套激光散斑成像系统，并设计模型实验对该方法进行了验证，分析了该系统的性能参数。结果表明，该系统的最佳适用速度范围为Ｏ－－２ｍｍ／ｓ，速度分辨率为４％，空间分辨率为８凹１和时间分辨率为２５ｍｓ，适用于监测微循环血流的实时动态变化。
在此基础上，将激光散斑成像技术用于研究药物作用下肠系膜上血流的变化和热作用下血液灌注率的改变，获得了不同浓度的药物作用和不同温度下血流的时空响应特性。结果表明，药物对血流的作用与其药物浓度密切相关。酚妥拉明对大鼠肠系膜作用最佳浓度在１－４ｐｇ／ｍｌ，在此浓度范围内，
肠系膜上的血流能得到最佳的改善（１４０％），并且该药物对动脉血管的扩张作用（１２０％）比对静脉血管（１１０％）更为显著。在热作用下，从正常生理状态３８０ｃ上升到４３０Ｃ至４５０Ｃ过程中，血管中的血液灌注率随温度的升高逐渐增加，增加的幅度在２０％到４０％。当温度继续升高时，血流开始减小，大部分静脉在温升到５５。Ｃ时血流停止，而大部分动脉在温升至６００Ｃ血流停
’牟、谍题得到国家自然科学基金（项目号．５９８３６２４０，３００７０２１５，３０１７０３０６，６０１７８０２８）和国家杰出青年基金的部分资助（项日ｑ－－６９０２５５１４）。
华中科技大学博士学位论文
止。不同血管的耐热性与血管的直径大小和血管的类型没有严格的相关性，高温条件下，通常分支上的血流比主干上的血流先停止。由此可见，激光散斑成像技术有助于了解药物对血流的作用机理，为药物筛选和临床药物剂量的安全性研究提供一种新的方法，为监测热作用下血液灌注率的变化提供一种新的光学监测途径，对临床的热疗具有重要的指导意义。
鉴于生物组织对近红外光的高散射低吸收特性，本文将激光散斑成像技术和组织改性技术结合起来，用来提高激光散斑成像技术对生物组织的穿透深度。结果表明，在渗透剂无水甘油作用下，激光散斑成像技术获得的脑皮层血流图的深度信息得到提高，但同时还发现甘油对脑皮层的血流存在不可忽视
的影响：在滴加甘油后，静脉中的血流马上开始减小，２０秒后，动脉中的血流开始减小，所有血管中的血流减小的幅度在２０％－－３０％左右，在此过程当中，硬脑膜的透明度逐渐增加；６０秒后，硬脑膜透明程度开始减弱，脑血流也逐渐恢复。该方法为脑研究中选择合适的渗透荆提供一种思路，同时也表明通过组织改性技术来提高光学成像深度时，需考虑渗透剂对生物组织生理参数的影响，而不仅仅是关注其作用时程及改性效果。
脑血流和神经活动的耦合效应是当今脑科学研究中一个备受人们关注的焦点问题。在此研究中，如何能在更高时空间分辨率上获得血流的时空响应特性是人们孜孜以求的目标。鉴于此，本文在前述工作基础上，基于时间积分散斑的时间统计特性，提出了一种改进的激光散斑成像方法。通过设计的模型实验对该方法迸行验证，并对改进后的激光散斑成像方法和原有方法获得的结果进行比较。结果表明，改进后的激光散斑成像方法的空间分辨率提高到原有方法的５倍，虽然同时时间分辨率有所下降，但相对于其它方法如扫描激光多普勒，该方法仍具有较高的时间分辨率。由于改进的激光散斑成像技术能以更高的空间分辨率获得血流的时空响应特性，它可为现今神经血管耦合效应等热点问题的研究提供一种新的方法。
关键词：激光散斑成像技术微循环时空响应特性血液灌注率组织改性技术
人造脂肪ＡＢＳＴＲＡＣＴ＊
Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｓｐａｔｉｃ－ｔｅｍｐｏｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｉｃｒｏｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｉｓｃｒｕｃｉａｌｆｏｒｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｂｉｏｔｉｓｓｕｅａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｉｓｅａｓｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｌ．１ｒｅｂｌｏｏｄｆｌｏｗｓｔ．ｔ伍ｃｒｆｉ＇ｏｍｔｈｅｌｏｗｓｐａｔｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｒｔｈｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｏｆｅｘｏｇｅｎｏｕｓｓｕｂｓｔａｎｃｅｓｏｒｔｈｅｎｅｅｄｏｆｓｃａｎｎｉｎｇｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｂｌｏｏｄｆｌｏｗ．Ｌａｓｅｒｓｐｅｃｋｌｅｉｍａｇｉｎｇ（ＬＳｌ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃａｌｌｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｒｅｇｉｏｎａｌｂｌｏｏｄｆｌｏｗ、ｖｉ血ｈｉｇＩｌｓｐａｔｉａｌ（ｓｅｖｅｒａｌｆｔｒｎ）ａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ（ｔｅｎｓｏｆｍｓ）ｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｎｅｅｄｔｏｓｃａｎ，ａｎｄｔｈｕｓｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｒｅｃｅｉｖｅｓｍｕｃｈｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．
Ｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，ｗｅｓｔｕｄｉｅｄＬＳＩｆｒｏｍｔｗｏａｓｐｅｃ－ｔｓ．ＯｎｅｗａｓｏｌｌｅｘｔｅｎｄｉｎｇｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｒｅａｏｆＬＳＩ．ＴｈｉｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗａｓａｐｐＵｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｉｅｌｄｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｉｅｓｉｎｔｈｅｓｅｆｉｅｌｄｓ
ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ．ＡｎｏｔｈｅｒｗａｓＯｌｌｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｅｐｔｈｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎａｎｄｓｐ撕ａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆＬＳＩ．ＣｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃｆｌｉｍｍｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＬＳＩｅｎｈａｎｃｅｄｔｈｅｄｅｐｔｈｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｏｆＬＳＩ．ＳｐａｔｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆＬＳｌｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌｓｔａｔｉｓｔｉｃｏｆｔｉｍｅ·ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｐｅｃｋｌｅ．ＴｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓａＩｅｌｉｓｔｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：
Ｆｉｒｓｔａｌａｓｅｒｓｐｅｃｋｌｅｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｓｐａｔｉａｌｓｍｔｉｓｔｉｃｏｆｔｉｍｅ·ｉｎｔｅｇｎｍ：ｄｓｐｅｃｋｌｅ，ｗｈｉｃｈｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙａｄｅｓｉｇｎｅｄｍｏｄｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｐａｒａｍｅｔｅｒｓＷＣｚ＇ｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｖｅｔｏｃｉｔｙｒａｎｇｅｗａｓ０－２ｍｍ／ｓ．ｄＪｓＬ蛐ｌａｔｉｏｎｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙｃｈａｎｇｅｗａｓ４％，ｓｐａｔｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓ８１ｕｎ，ａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｗａｓ２５ｍｓ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈ
ａｔｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｍｉｃｒｏｃｋｃｕｌａｔｉｏｎ．
Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｅ，ＬＳｌｗａｓａｐｐｌｉｅｄｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｍｅｓｅｎｔｅｒｉｃｂｌｏｏｄｆｌｏｗｃｈａｎｇｅｓｕｎｄｅｒ／ｈｅａｒｕｇｓ’ａｎｄｔｈｅｒｍａｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｓｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌｃｂａｒａｃｔｃｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｌｏｏｄ
‘Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｔ’ｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｕａ＇ｃＳｃｉａｎｃｚＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（ＧｒａｎｔｓＮｏ．５９８３６２４０，３００７０２１５，３０１７０３０６，６０１７８０２８），ａｎｄＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒｅＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｍａｆｏｒｄｉｓ＇ｄｎｇｕｉｓｈｃｄｙｏｕｎｇｓｃｈｏｌａｒｓ｛ＧｒｏａｔＮｏ．６００２５５１４１
ｌＩＩ
ｆｌｏｗｒｅｓｐｏｎｓｅｓｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｐｈｅｎｔｏｌａｍｉｎｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｒｕｇ＇ｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｂｌｏｏｄｆｌ
v型锚固钉
ｏｗｄｅｐｅｎｄｅｄｏｎｉｔｓｃｏｎｃｅｎ扛ａｆｉｏｎｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｅｎｔｏｌａｍｉｎｅｗａｓｂｅｔｗｅｅｎ１ｔｏ４１－Ｉｇ／ｍ１．ｇｒａｈｉｎｔｈｉｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｒａｒｔｇｃ，ｔｈｅｎｌｉｃｒｏｃｉｒｃｕｌａｄｏｎｏｎｍｅｓｅｎｔｅｒｙｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｍａｘｉｍａｌｌｙ（１４０％），
ａｎｄｄｉｌａｔａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｎａｒｔｅｒｉｅｓ（１２０％）Ｗｉｌｔｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｔｈａｎｔｈａｔｏｎｖｅｉｎｎｌｅｓ０１０％）．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｔｈｅｒｍａｌ’Ｓｅｆｆｅｃｔ，ｂｌｏｏｄｐｅｒｆｕｓｉｏｎｅｎｈａｎｃｅｄ鹤ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ
３８０Ｃｔｏ４３－４５０Ｃ，ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆ２０％ｔｏ４０％．Ｗｈｅｎｔｈｅｔｅｒａｐｅｒａｔｕｒｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｃｏｎｔｉｎｕａｌｌｙ，ｂｌｏｏｄｆｌｏｗｂｅｇａｎｔｏｓｌｏｗｄｏｗｎ．Ｂｌｏｏｄｆｌｏｗｉｎａｍａｊｏｒｉｔｙｏｆｖｅｉｎｎｌｅｓｓｔｏｐｐｅｄｗｈｅｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏ５５０Ｃ．Ｗｈｉｌｅｉｎｍｏｓｔａｒｔｅｒｉｅｓ，ｂｌｏｏｄｆｌｏｗｃｅａｓｅｄａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ６００ｃ．Ｔｈｅｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｓ’ｅｎｄｕｒａｎｃｅｔＯｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｄｉｄｎ’ｔｓ
ｈｏｗｓｔｒｉｃｔｗｉｔｈｖｅｓｓｅｌｓ’ｄｉａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｙｐｅｓ．Ｕｓｕａｌｌｙｉｎｂｒａｎｃｈｖｅｓｓｅｌｓｂｌｏｏｄｆｌｏｗｓｔｏｐｐｅｄｐｅｒｔｉｎｅｎｃｅｓ
ｂｅｆｏｒｅｔｈａｔｉｎｔｒｕｎｋｖｅｓｓｅｌｓ．ＡｌｌｔｈｅｓｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔＬＳｌｗａｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｒｕｇｓ’ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｏｂｌｏｏｄｆｌｏｗ，ｐｒｏｄｄｉｎｇａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｄｒｕｇｓ’ｓｅｌｅｃｔ
ａｎｄｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｄｒｕｇ’Ｓｄｏｓａｇｅｉｎｃｌｉｎｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｎ州ｏｐｔｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｅｃｔｓｔｏｂｌｏｏｄｐｅｒｆｕｓｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗａｓｉｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｏｃｌｉｎｉｃａｌ
ｔｈｅｒｍｏｔｈｅｒａｐｙ．
ＷｅｃｏｍｂｉｎｅｄＬＳＩａｎｄｏｐｔｉｃａｌｉｍｍｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｃｅｒｅｂｒａｌｂｌｏｏｄｆｌｏｗ
ｈｉ曲ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｌｏｗａｂｓｏｒｂｉｎｇｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｌｉｇ
ｈｔｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｄｅｐｔｈｏｆＬＳＩｄｕｅｔｏｔｈｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｌｉｇｈｔｔｏｂｉｏｔｉｓｓｕｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｃｈｅｍｉｃａｌａｇｅｎｔｓｏｆｄｅｈｙｄｒａｔｅｄｇｌｙｃｅｒ０１．ｔｈｅｄｅｐｔｈｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｏｆＬＳＩｂｅｉｅ目ａｔｅｎｅｄ，ａｎｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｈａｎｇｅｏｎｂｌｏｏｄｆｌｏｗｃａｕｓｅｄｂｙｃｈｅｍｉｃａｌａｇｅｎｔｓ１）Ｉ部ｆｏｕｎｄ．Ａｆｔｅｒｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｌｙｃｅｒｏｌ，ｂｌｏｏｄｆｌｏｗｉｎｖｅｉｎｌｅｔｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ，ｈｏｗｅｖｅｒ
ｗｉｔｈｔｈｅｎｌａｘｉｌｎｎｍａｍｐｆｉｔｕｄｅｏｆ２０ｓｌａｔｅｒ，ｔｈｅｂｌｏｏｄｆｌｏｗｉｎａｒｔｅｒｉｏｌａｅｂｅｇａｎｔｏｄｅｃｒｅａｓｅ
ｄｕｍｍａｔｅｒＷａＳｂｅｃｏｍｉｎｇ位ｍ耳咖咖２０％ｔｏ３０％ｉｎａｌｌｖｅｓｓｅｌｓ．ＤｕｒｉｎｇｔｈｉｓｐｒＯＣｅＳＳ，ｔｈｅ
芦ａｄｌｌａｌｌｙ．Ａｆｔｅｒ６０ｓ，ｔｈｅｄｕｒａｍａｔｅｒｂｅｇａｎｔｏｂｅｃｏｍｅｔｕｒｂｉｄ，ｔｈｅｂｌｏｏｄｆｌｏｗｒｅｃｏｖｅｒｅｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｆｅｒｅｄａｗａｙｏｆｃｈｏｏｓｉｎｇａｓｕｉｔａｂｌｅｃｈｅｍｉｃ
泊车系统ａｌａｇｅｎｔｆｏｒｂｒａｉｎ
ｗｈｅｎｔｈｅｌｉｇｈｔｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｉｍＬｍｅｒｓｉｏｎｓｔｕｄｉｅｓ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇｔｈａｔ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｃｌｅａｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｐｅｎｏｄｏｆｔｉｍｅｏｆｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌａｇｅｎｔｓａｃｔｉｏｎｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｏｄｓｓｕｅｎｏｒｍａｌ＃ｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｗｅｒｅｎｅｅｄｅｄｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒ．
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议