双模态光声显微成像系统的搭建与应用

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眼科疾病已经成为继肿瘤和心脑血管疾病之后第三大威胁人类健康及生存质量的疾病。许多致盲性眼科疾病发生在视网膜、脉络膜或同时发生在视网膜-脉络膜复合层,比如糖尿病性视网膜病变、老年性黄斑变性、视网膜静脉阻塞、视网膜色素变性等。很多情况下,这些致盲性眼科疾病的早期病变和复发病变会最先出现在眼底视网膜-脉络膜复合层区域,因此研究开发能够提供眼病全面及精准信息的检测技术至关重要。光声显微成像(Photoacoustic Microscopy,PAM)技术是一种新型非侵入式三维成像技术,它基于生物组织的光声效应,适用于对光吸收效果显著的组织结构,因此在眼底视网膜血管和视网膜色素上皮层以及脉络膜血管的高对比度结构和功能成像中具备显著的优势。将临床领域已经普遍应用的光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)技术与光声显微成像技术结合则不仅能够提供高分辨率分层结构信息和准确的信息定位,而且还可以获得生物组织的血管功能信息。本文以光声显微成像、光学相干层析成像双模态系统为基础,开展了对眼睛的眼前节血流成像以及眼底的视网膜、视网膜色素上皮层、脉络膜等成像研究。搭建基于可见光的双模态光声显微成像系统以及对视网膜层的应用研究。其中双模态系统的横向分辨率都可以达到20um,轴向分辨率分别为OCT:6.1 um,VIS-PAM:37um,双模态系统可以对视网膜的轴向和横向进行良好的分辨;利用该套双模态成像系统对CNV疾病大鼠成像,结合OCT图像和PAM图像提供的互补信息可明显区分视网膜下的CNV厚度并且对CNV病变区域进行量化;同时通过更换成像透镜将光束聚焦在眼前节实现对大鼠的眼前节虹膜血流成像,进而验证了该系统可以对大鼠的全眼进行双模态成像。搭建基于近红外光的双模态光声显微成像系统以及对脉络膜膜层的应用研究。考虑到眼睛的耐受性以及眼底可见光的穿透深度不够,系统搭建部分我们将NIR-PAM系统和可见光双模态成像系统进行耦合拟解决这一问题;同时,应用部分主要介绍利用前沿的纳米探针结合双模态成像系统对不同类型大鼠进行眼底成像,并且重点研究脉络膜层,进一步拓展成像深度以及增强图像质量。近红外双模态光声显微成像系统被证明有检测脉络膜结构异常并提示病变信息的能力。因此,本文的主要研究在于以不同波段的PAM技术为核心,结合OCT成像模态,通过增加前沿的纳米探针来增强生物组织成像效果,为眼科学研究和疾病检测提供一种新的技术方法。
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