激光散斑衬比成像在脑血流检测中的应用

该文研究并应用激光散斑衬比成像技术检测脑血管血流及其组织灌注量的变化情况。首先,通过仿体实验验证激光散斑衬比成像技术对不同血流速度的分辨能力,发现15 ms的相机曝光时间对于流速在1.7~6.8 mm/s范围内的血流成像检测是合适的。同时验证改进的时间衬比分析方法对血流分布图像可视化的改善作用。然后将该技术应用于亚低温对大鼠脑血流的影响实验中。实验结果表明,亚低温状态下大鼠脑血流流速相较于正常体温下降约37.98%,激光散斑衬比成像技术可有效检测出亚低温对大鼠脑血流的抑制作用,这对研究亚低温脑保护机制有积极意义。

激光散斑血流成像系统及其在生物医学工程专业实验教学中的应用

实验教学有利于加深生物医学工程专业学生对交叉学科知识的理解,提高学生的综合素质。论文探讨了激光散斑血流成像系统在实验教学中的应用,详细介绍了激光散斑血流成像系统的原理和组成。论述了使用该系统开展生物光学光路设计、数字图像采集、图像重建算法、虚拟仪器软件设计等实验内容和针对不同类型实验的教学组织形式。最后给出演示实验和动物血流生理实验两个具体实施案例。研究表明,激光散斑血流成像系统是一个高效的综合实验平台,在生物医学工程专业实验教学中具有重要的作用。

一种用于研究激光散斑血流成像方法的测试系统

激光散斑血流成像(laser speckle flowgraphy,LSFG)技术也称激光散斑衬比分析(laser speckle contrast analysis,LSCA)技术,该技术采用一种无需扫描的全场光学成像方法,可对血流变化进行定量分析。激光散斑衬比分析方法可分为空间衬比、时间衬比及时空联合衬比三种分析方法,但已有研究中缺乏对三种不同衬比分析方法的应用范围及处理结果准确性等因素的综合分析。通过采用含有TiO2悬浮颗粒的液体流经软管模拟生物体血液流动变化的实验,介绍了激光散斑成像技术原理,并对空间、时间及时空联合衬比分析方法进行了对比分析,实现对不同速度之间各种衬比运算结果的比较。实验结果表明,时空联合衬比分析方法相比于单纯的空间衬比或单纯的时间衬比测试范围广,在保证较高的时间分辨率和空间分辨率的同时,减少了数据处理的运算量,提高了散斑衬比的准确性。

激光散斑血流成像系统中的光源相干性

针对激光散斑血流成像系统中光源相干性对散斑衬比的影响进行了研究,提出了一种基于混合遗传算法的散斑图像恢复方案。首先,分析非完全相干光用于激光散斑血流成像系统时的劣势,说明混合遗传算法恢复被低相干性光源破坏的散斑图像的原理;使用对比度与噪声比来衡量由两种光源成像得到的静态白盘散斑图像质量;最后,将算法分别用于静态白盘散斑图像和真实的手背血流检测场景。实验结果表明,相干性较好的单纵模激光器成像得到的散斑图像,较之于相干性较差的半导体激光器成像得到的散斑图像,对比度与噪声比高出67.2%;将算法用于质量较差的散斑图像后,其对比度与噪声比提高了57.7%;将算法用于手背血流检测场景,进行恢复运算后,验证了手指指尖的血流灌注量平均高于手指关节30%的临床事实。将本算法用于激光散斑血流成像系统,可以有效消除非完全相干光给散斑衬比分析造成的影响,获得质量更好的血流图像。本算法的推广使用可以提高激光散斑血流仪器在光源选择方面的灵活性。

基于扩散相干散斑成像技术的局部脑血流量 检测方法

将扩散干涉光谱(iDWS)技术与光外差检测方法和扩散散斑衬比分析方法相结合,提出了一种扩散相干散斑成像检测方法,并搭建了实验系统。该系统能有效地提高无创检测局部脑血流量(rCBF)的信噪比和检测精度,仿体流速实验结果表明,其相对血流指数与实际流速具有较好的线性度,在源-探距离为6~12 mm范围内线性相关系数均值为0.9881±0.0005。该检测方法可以区分不同目标区域的流速变化,管径为4.8 mm时相对误差为2.04%,结合血管管径测量方法可实现流速和流量的有效监测。通过在体实验和袖带加压实验,证明系统可以检测到活体rCBF的流速信息,且在有效测量流速范围内有较好的检测准确度。

寻常疣脉冲染料激光治疗前后激光散斑成像观察

目的：采用激光散斑衬比分析（LSCA）技术无创性观察分析不同部位和大小的疣体激光治疗前后的血流变化，以探讨 LSCA 技术用于激光治疗寻常疣疗效量化评价的可能性。方法采用脉冲染料激光（PDL）治疗17例寻常疣患者30处病灶，使用 LSCA 观察和记录治疗前、治疗后10 min、治疗后3周疣体及其周围正常皮肤血流变化及散斑流速指数（SFI）值，以评估 PDL 治疗的效果。结果寻常疣患者治疗前疣体的血流 SFI 值（11.600±1.190）高于周围正常皮肤（5.280±0.481），差异有统计学意义（t =8.169，P 〈0.01）。与治疗前疣体 SFI值相比，治疗后10 min（3.112±0.484）和治疗后3周时（7.315±1.083）疣体血流 SFI 值均显著降低（t 值分别为4.407、3.294，均 P 〈0.01），治疗后3周高于治疗后10 min（t =4.646，P 〈0.01）。激光治疗后10 min 疣体周围正常皮肤血流 SFI 值（20.260±2.063）较治疗前显著升高（t =6.770，P 〈0.01），但治疗后3周（4.941±0.616）又较治疗后10 min 显著降低（t =6.964，P 〈0.01），治疗后3周与治疗前相比，差异无统计学意义（t =0.378，P =0.707）。激光治疗的效果与疣体大小和分布部位有关，〈0.5 cm^2疣体激光治疗后血流改变较≥0.5 cm2疣体更大，差异有统计学意义（t =2.287，P 〈0.05）；不同分布部位的疣体激光治疗后血流改变不同（F =15.71，P 〈0.01），不同部位疣体血流 SFI 值改变由大到小依次为手指、足背、足趾、掌跖、甲周。结论寻常疣疣体内血流较正常皮肤明显升高，PDL 可以凝固气化疣体内血管达到治疗目的。利用 LSCA 血流监测技术，能定量观察到激光治疗寻常疣前后的血流变化。