癲癇是一種嚴重危害人類健康的常見慢性腦部疾病,目前全球的癲癇患者約有四千多萬,每年以5%的速度增長,給患者身體和心理帶來極大的傷害,嚴重影響人類身心健康。癲癇發(fā)作時表現(xiàn)為大腦神經(jīng)元異常放電,而神經(jīng)元的興奮活動會增加神經(jīng)細胞的代謝水平,消耗更多由血液提供的營養(yǎng)物質,故會引起血管的狀態(tài)發(fā)生一定變化。腦電是大腦神經(jīng)元發(fā)出的微弱電信號,能反應大腦神經(jīng)的狀態(tài),也是癲癇臨床診斷的主要依據(jù),但是腦電無法體現(xiàn)神經(jīng)細胞周圍血管的血流動力學信息,且傳統(tǒng)的成像方法也不能提供高分辨的毛細血管相關信息,而光學分辨率光聲顯微成像技術則能彌補傳統(tǒng)成像方式的不足。光學分辨率光聲顯微成像技術是一種以光聲效應為物理基礎的生物醫(yī)學成像技術。作為一種純光學成像與超聲成像相結合的混合成像技術,光學分辨率的光聲成像系統(tǒng)具有高對比度、強穿透性的特點,因此光聲成像技術具備檢測血流動力學的能力,在生物醫(yī)學領域具有廣闊的應用前景。在此論文中,我們結合光聲成像技術和腦電技術,得出癲癇對動物血流動力學的影響。主要工作包括:首先,設計并搭建了一套光學分辨率光聲顯微成像系統(tǒng),采用微量注射技術對大腦皮層注射4-氨基吡啶,建立大鼠局部癲癇病灶模型;... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光聲效應示意圖

電子科技大學碩士學位論文4圖1-1光聲效應示意圖19世紀80年代，科學家Bell首次發(fā)現(xiàn)光聲效應，其過程如圖1-1所示，隨后光聲成像技術被提出并逐漸發(fā)展起來[17]。隨著科學水平的不斷提高，尤其是激光器在能量、脈沖頻率上取得突破性的進展，光聲成像技術在20世紀60年代被廣泛使用，到20世紀末取得第一張光聲圖像[18]。根據(jù)激光照射方式和使用的超聲換能器類型，光聲成像主要包含光聲計算機層析成像(Photoacousticcomputertomography,PACT)、光聲顯微成像(Photoacousticmicroscopy,PAM)和光聲內(nèi)窺成像(Photoacousticendoscopy,PAE)三種成像方式[19]。光聲層析成像技術是用非聚焦激光照射組織，當使用一個超聲探頭探測時，選用點聚焦超聲換能器，通過二維掃描實現(xiàn)三維成像；當使用陣列探頭時，根據(jù)陣列探頭的類型包括平面、柱面和球面類型，選用相應的掃描方式和算法可獲得組織完整的三維光聲圖像，PACT的結構示意圖如圖1-2所示。PACT在三種光聲成像中的擁有最深的探測深度，但是其重建算法很復雜且分辨率較低[20]。圖1-2PACT成像結構示意圖[21]

第一章緒論5為了滿足成像高分辨率的需要，光聲顯微成像技術應運而生，該技術可劃分為聲學分辨率光聲顯微成像（AR-PAM）和光學分辨率光聲顯微成像（OR-PAM）[22]。AR-PAM的橫向分辨率和縱向分辨率都是由超聲探頭的中心頻率和帶寬決定，橫向分辨率的范圍在十幾微米到幾百微米，其成像深度則可達幾毫米[23]。如圖1-3所示，在AR-PAM系統(tǒng)中，從激光器出來的激光源透過錐形透鏡后變成環(huán)形光束，再由環(huán)形反光鏡弱聚焦照射在組織表面以下，調(diào)節(jié)超聲環(huán)能器位置使得聲焦點與光焦點共軸，且處于組織內(nèi)部，實現(xiàn)暗場照明，減少皮膚表面對光的吸收，從而得到更深的組織信息。由于激光沒有強聚焦，需要更高的功率才能激發(fā)出光聲信號，而目前功率高的激光器頻率相對較低，所以AR-PAM的成像速度一般較慢。圖1-3AR-PAM系統(tǒng)結構示意圖[23]OR-PAM相對AR-PAM分辨率較高，通常為幾個微米。如果采用非聚焦光和非聚焦換能器，則需要中心頻率非常高的超聲環(huán)能器，且成像深度只能達到幾百微米，因此需要同時使用光學聚焦和聲聚焦，才能滿足成像要求。OR-PAM典型的結構如圖1-4所示，從激光器出來的激光經(jīng)過空間光耦合器進行濾波和整形，通過物鏡形成準直光束準直，經(jīng)平面鏡反射后由物鏡匯聚，最后經(jīng)過棱鏡和硅油后聚焦照射在樣品組織表面。由于光聲效應產(chǎn)生超聲波經(jīng)過聲聚焦透鏡傳播到硅油時由于聲阻抗不同發(fā)生反射，此時機械波中的橫波成分較多，而超聲換能器只能檢測縱波，因此超聲信號需要二次反射，轉為縱波被超聲探頭探測，被放大器放大后再由模數(shù)轉換器將電信號轉換為數(shù)字信號存儲電腦中。無論是AR-PAM還是OR-PAM，均可通過信號反投影直接實現(xiàn)成像，較PACT無需復雜的重建算法。但是由于光存在較強的散射，OR-PAM的成像深度只有約1毫米左右[24]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于非線性熱擴散效應的亞衍射極限光聲二次諧波顯微成像技術[J]. 張振輝,石玉嬌.  激光生物學報. 2019(01)
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[3]國際抗癲癇聯(lián)盟和名詞委員會推薦的癲癇發(fā)作的臨床及腦電圖分類[J]. 吳遜,李文慧.  中華神經(jīng)科雜志. 2001(03)



本文編號：3311149