基于激光散斑对比度的高分辨率脑皮层血流成像技术

论文摘要

高分辨率血管图像包含着丰富的微血管信息,在很多方面都有重要的作用。当前的脑血管成像和脑功能成像技术中,激光散斑成像(LSI)具有较高的时间空间分辨率,无侵袭性,并且能实时地提供血管形态信息和血流速度信息,因此本文利用激光散斑成像技术来进行脑皮层血管成像。激光散斑成像技术已经被用来检查皮肤毛细血管血流、视网膜血流和脑血流,但是还是存在一些问题。理论上激光散斑对比度分析的值应该在[0,1]区间内,但是实际使用中,该值常常局限在一个很小的范围内,这会导致可视化和数据分析上的困难。本文引用了增强激光散斑对比度分析(eLASCA)来拉伸对比度的分布范围。另外,激光散斑成像实验中往往只能监测脑皮层上很小的一块区域,只能得到局部血流信息。有时在研究中我们需要观察整个脑皮层的血流情况,如对某些血管疾病病灶的定位,观察病灶及其周围区域的血流变化来进行全面的诊断和治疗等。但是成像区域大小和显微镜放大倍数无法兼得,因此本文将小鼠大脑区域分成相互重合的六块区域,成像后再用图像镶嵌技术来得到高分辨率的脑皮层血流全景图。图像镶嵌主要包括了图像配准和图像融合,本文主要使用了ITK(Insight Toolkit)软件包中的图像配准算法。本文提出了一个得到高分辨率脑皮层血流图像的方法,这种方法能保持小鼠头骨完整无伤,因此能够长期监测同一只动物的大脑血流变化。利用激光散斑成像和图像镶嵌能提供大脑微血管的全局解剖细节,也能提供脑皮层全局血流信息。这种方法可以在神经科学研究或长期监测中使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 关于本文
• 第二章 激光散斑成像技术
• 2.1 散斑及其成因
• 2.2 散斑的统计特性
• 2.2.1 散斑的一阶统计
• 2.2.2 散斑的二阶统计
• 2.3 激光散斑对比度分析
• 2.3.1 空间域激光散斑对比度分析（LASCA）
• 2.3.2 时间域激光散斑对比度分析（tLASCA）
• 2.3.3 增强激光散斑对比度分析（eLASCA）
• 第三章 图像处理方法
• 3.1 图像配准
• 3.1.1 图像配准的基本组成
• 3.1.2 变换
• 3.1.3 插值
• 3.1.4 度量
• 3.1.5 优化
• 3.2 图像融合
• 第四章 实验和方法
• 4.1 动物实验
• 4.2 成像过程
• 4.3 激光散斑图像
• 4.4 图像镶嵌
• 第五章 结果与讨论
• 5.1 实验结果
• 5.1.1 三种激光散斑对比度分析在本文的应用
• 5.1.2 动物实验以及成像的结果
• 5.1.3 图像镶嵌的结果
• 5.1.4 曝光时间的影响
• 5.1.5 外界光源的影响
• 5.2 实验讨论
• 第六章 全文总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 致谢