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癫痫是一种严重危害人类健康的常见慢性脑部疾病,目前全球的癫痫患者约有四千多万,每年以5%的速度增长,给患者身体和心理带来极大的伤害,严重影响人类身心健康。癫痫发作时表现为大脑神经元异常放电,而神经元的兴奋活动会增加神经细胞的代谢水平,消耗更多由血液提供的营养物质,故会引起血管的状态发生一定变化。脑电是大脑神经元发出的微弱电信号,能反应大脑神经的状态,也是癫痫临床诊断的主要依据,但是脑电无法体现神经细胞周围血管的血流动力学信息,且传统的成像方法也不能提供高分辨的毛细血管相关信息,而光学分辨率光声显微成像技术则能弥补传统成像方式的不足。光学分辨率光声显微成像技术是一种以光声效应为物理基础的生物医学成像技术。作为一种纯光学成像与超声成像相结合的混合成像技术,光学分辨率的光声成像系统具有高对比度、强穿透性的特点,因此光声成像技术具备检测血流动力学的能力,在生物医学领域具有广阔的应用前景。在此论文中,我们结合光声成像技术和脑电技术,得出癫痫对动物血流动力学的影响。主要工作包括:首先,设计并搭建了一套光学分辨率光声显微成像系统,采用微量注射技术对大脑皮层注射4-氨基吡啶,建立大鼠局部癫痫病灶模型;然后,对癫痫状态下大鼠的光声信息和脑电信号进行同步采集,将光声信息经过图像重建和各种图像处理方法对图像进行处理如消除正弦形变、错位矫正;此外,再提取大鼠在癫痫状态下血流动力学的变化,主要提取血管光声幅值和血管直径的变化,基于光声信号与脑电信号建立神经血管耦联的方法;最后,找到两者之间的关联特性,反应癫痫发作过程中的神经血管的各自变化以及相互作用情况。实验结果表明,大鼠癫痫发作时其脑电信号增大,血管的光声幅值、直径也同时增大,且三者的变化呈正相关。这说明大鼠癫痫发作时,神经元的兴奋促使血流变快、血红蛋白浓度增加、血管直径增大;当大鼠处在癫痫间隙时三者又同时减少到正常值,和生理学中的规律一致。本文基于脑电信号和二维光声图像对大鼠癫痫状态时血流动力学的变化进行研究,从两个维度更加直观的反映癫痫疾病对动物的影响,对癫痫疾病的研究具有重要的参考意义。