采用光学成像技术和光透明技术对人的在体皮肤和离体肺癌组织的功能分析研究

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具有快速、非入侵式的光学诊断技术检测生物组织光学特性的方法,被广泛应用于生物医学领域。生物组织光透明技术通过对生物组织施加光透明剂来达到增加光在组织中的穿透深度和改变组织光学特性的目的,从而给光子医学诊断与治疗的临床应用带来了新契机。光学相干层析成像(OpticalCoherenceTomography,简称OCT)是近十年来发展起来的一种新的生物医学成像技术,它利用迈克尔逊干涉仪的基本原理,检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向散射信号,通过实时扫描,得到生物组织的二维或三维结构图像。该技术被广泛地应用于生物组织皮肤、眼科、心血管、癌症、胃肠道以及口腔等方面的研究。  本文正是围绕以上理论基础,采用40%丙二醇,40%葡萄糖和40%甘油三种光透明剂作用于人的在体皮肤组织,通过时域OCT对其成像,然后用OCT信号斜率法(OCTsignalslope,OCTSS),OCT振幅法(OCTamplitude,OCTA)和OCT衰减系数法(OCTattenuationcoefficient,OCTAC)三种计算方法对所得图像进行处理并计算出各自的渗透系数,从而比较出这三种透明剂在人的在体皮肤组织内渗透效果的快慢。用OCTSS法计算所得的结果为,在人体的在体皮肤组织中,40%丙二醇,40%葡萄糖和40%甘油的平均渗透系数分别为(2.52±0.02)×10-6cm/s,(1.94±0.05)×10-6cm/s和(1.82±0.04)×10-6cm/s。用OCTA法计算出40%丙二醇,40%葡萄糖和40%甘油在人的在体皮肤组织内的平均渗透系数分别为(3.90±0.08)×10-6cm/s,(2.78±0.05)×10-6cm/s和(2.36±0.05)×10-6cm/s。用OCTAC法计算出40%丙二醇,40%葡萄糖和40%甘油在人的在体皮肤组织内的平均渗透系数分别为(2.74±0.05)×10-6cm/s,(1.78±0.04)×10-6cm/s和(1.67±0.04)×10-6cm/s。三种方法所得的计算结果在数值上存在的一些差异,但是比较所得的这些光透明剂作用于在体皮肤组织时的渗透效果的快慢顺序是一致的:40%丙二醇的渗透系数明显高于40%葡萄糖的渗透系数,40%葡萄糖的渗透系数又明显高于40%甘油的渗透系数。即对于人的在体皮肤组织,三种光透明剂的渗透效果依次为40%丙二醇好于40%葡萄糖,40%葡萄糖好于40%甘油。  同时,我们利用频域OCT研究了30%葡萄糖对人的离体正常和不同病理分级的肺组织的渗透效果,然后通过OCTSS法计算出了葡萄糖在四种不同组织中渗透速率,来尝试通过渗透系数区分正常和不同病理分级的肺组织。通过计算得出,30%葡萄糖在正常肺组织中的平均渗透系数为(1.35±0.13)×10-5cm/s,在良性肉芽肿肺组织中的平均渗透系数为(1.78±0.21)×10-5cm/s,在鳞状肺癌组织以及腺状肺癌组织中的平均渗透系数分别为(2.88±0.19)×10-5cm/s和(3.53±0.25)×10-5cm/s。对实验数据进行整理分析后可知,相对于正常的离体肺组织,30%葡萄糖在良性肉芽肿肺组织,鳞状肺癌组织和腺状肺癌组织中的渗透系数分别增加了32%,113%和162%。因此,我们可以从渗透系数的大小来区分正常的、良性的和不同类型的癌变肺组织。  综上所述,采用OCT技术对改善生物组织光透明效果的方法进行研究和探索,同时定量得出光透明剂在生物组织中的渗透系数,将有利于光学仪器在光子医学诊断与临床治疗中得到广泛应用。
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