光声显微成像在大鼠脑低灌注模型中的应用研究

论文摘要

脑血管病是导致人类死亡的三大疾病之一,其中缺血性脑血管病的发病率约占55%-80%。低灌注状态常出现于缺血性脑血管病的早期阶段,是血管性痴呆、阿兹海默症等疾病的共同病理现象,如果能早期诊断脑低灌注状态并及时给予治疗,则可有效降低脑血管病的致死、致残威胁,具有非常重要的现实意义。光声成像技术结合了光学成像的高对比度和超声成像的高分辨率,能够对脑血管的血氧参数进行高灵敏度的检测,在脑低灌注的病理机制研究和早期诊断中具有巨大的应用潜力。为验证光声成像技术测量血氧饱和度和血红蛋白浓度的能力,本文首先使用光声显微成像系统进行了红、蓝墨水物理模型实验,对不同吸收系数物质的混合比进行测量,并将结果与分光光度计的测量结果进行了对照,误差小于3%。随后进行离体血液模型实验,证明系统能够对离体血液的血氧饱和度进行测量,与分光光度计的测量结果相比,误差在4.26%-12.16%之间。此外,为验证系统进行生物在体测量的能力,让大鼠分别吸入纯氧和空气,并同时对大鼠的脑皮层血管进行成像,结果吸入空气后,监测的3根静脉血管的血红蛋白浓度分别增加了5%、9.8%、和15.2%,而血氧饱和度分别降低了8%、7.8%和10%。最后,基于受到广泛应用的大鼠单侧颈总动脉结扎模型,构建了可控性和重复性好的大鼠脑低灌注模型,将系统应用于该模型中进行研究,并使用激光散斑系统进行对照实验。结果表明光声系统能灵敏的监测短暂低灌注状态下大鼠脑皮层血管的血氧参数变化,其血氧饱和度和血红蛋白浓度具有一致的变化趋势。本文的实验研究证明,光声显微成像系统具有在体监测血氧饱和度和血红蛋白浓度的能力,在脑低灌注和短暂性脑缺血发作疾病的早期诊断中具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 缺血性脑血管病
• 1.2 光声成像技术
• 1.3 论文研究的主要内容
• 2 光声显微成像系统
• 2.1 光声成像原理
• 2.2 系统简介
• 2.3 本章小结
• 3 测量血氧参数的模型实验
• 3.1 测量原理
• 3.2 不同浓度红、蓝墨水光声信号的测量
• 3.3 不同比例红、蓝墨水混合液体积比的测量
• 3.4 离体全血血氧饱和度的测量
• 3.5 大鼠脑皮层血管成像及血氧参数监测
• 3.6 本章小结
• 4 大鼠脑低灌注模型在体实验
• 4.1 大鼠脑低灌注模型的制作
• 4.2 模型在体实验方案
• 4.3 实验结果与分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文