Imaging and monitoring method of oxyhemoglobin saturation is significant for clinical diagnosis and pathophysiological research. However, the present methods cannot meet the clinical requirements of non-contact characteristic, imaging mode, spatial resolution or precision. This project, taking the capillaries of in vivo animals specimen as the research object, aims at developing a full-field oxyhemoglobin saturation imaging and real-time monitoring methods with non-contact characteristic, high spatial resolution, high precision. The main research contents include: by estimating the relationship between dynamic speckle signal and oxyhemoglobin saturation, and building multi-wavelength optical micro-angiography system, one can measure oxyhemoglobin saturation with the spatial resolution of capillary level; by introducing short-time modulation theory and developing a high-speed data processing system, one can realize oxyhemoglobin saturation monitoring in real time; by optimizing the system and algorithm, and eliminating the negative influence from specimen motion, one can study on pathophysiological mechanism of in vivo animals with the oxyhemoglobin saturation imaging and monitoring systems; by calculating and simulating, one can calibrate the methods and verify their feasibility. The major problems should be solved in this project include building the dynamic relationship between dynamic speckle signal and oxyhemoglobin saturation, calibrating the imaging and monitoring systems, and eliminating interference noise. This project aims to get some innovative research results which is different from the present methods, and establishes a solid foundation and key technical reserves for their clinical application.
血氧饱和度成像与监测方法对临床诊断和生理病理机制研究等有着重要的意义,但是现有方法在非接触性、成像模式、空间分辨率和测量精度等方面未能全部达到临床使用要求。本项目以在体小动物毛细血管为研究对象,拟建立一种非接触、高空间分辨率和高精度的全场血氧饱和度成像与实时监测方法:通过建立动态散斑信号强度与血氧饱和度的动态关系,搭建多波长光学微血管造影成像系统,实现毛细血管级别的血氧饱和度成像;通过引入短时调制理论,研发高速数据处理系统,实现血氧饱和度实时监测;通过优化系统与算法,消除成像过程中在体样品不自觉活动所产生的影响,实现在体小动物血氧饱和度成像与实时监测;及开展计算与仿真实验验证。拟重点解决动态散斑信号强度与血氧饱和度动态关系建立、成像与监测系统定标和干扰噪声滤除等关键科学问题。以期取得一些有别于现有方法的创新性研究成果,为该方法在实际临床上的应用打下坚实基础和关键技术储备。
血氧饱和度成像与监测方法对临床诊断和生理病理机制研究等有着重要的意义,但是现有方法在非接触性、成像模式、空间分辨率和测量精度等方面未能全部达到临床使用要求。本项目以在体小动物毛细血管为研究对象,建立了一种非接触、高空间分辨率的全场血氧饱和度成像与实时监测方法:通过建立动态散斑信号强度与血氧饱和度的动态关系,搭建多波长光学微血管造影成像系统,实现血管级别的血氧饱和度成像,通过模拟实验和在体生物样品实验验证了方法的可行性;通过引入短时调制理论和主成分分析算法,研发高速数据处理系统,实现血流动态变化的实时监测;通过亚像素互相关算法进行消抖处理,消除成像过程中在体样品不自觉活动所产生的影响;通过提出高动态光成像方法,曾广了方法适用对象;使用液体透镜,提高了探测深度,消除了多波长光源交换影响聚焦位置这一问题。本项目重点解决动态散斑信号强度与血氧饱和度动态关系建立、成像与监测系统定标和干扰噪声滤除等关键科学问题。在此基础上,本项目将基础研究拓展到应用研究,在实验室研究设备的基础上,研发了一台实验动物血流多功能成像仪,能实现血流成像、血流速度测量和血氧饱和度测量等功能。团队还提出了示踪粒子互相关算法实现了血流速度的测量,应用U-net提高了血流成像的时间分辨率。今后,项目成员将在此项目的研究基础上,进一步完善实验动物血流多功能成像仪功能,提高用户体验度,以期可以成功转化。此外,还将努力通过引入内窥、光透明化技术等方法,将此项目研究成果用于临床研究及检测。
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数据更新时间:2023-05-31
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