以蒙特卡洛方法建立组织中光剂量数学模型:分析激光对肝组织的损伤

背景:目前很难通过数学分析方法求出或临床直接监测激光能量在生物组织内的传输规律,因此常常采用数值模拟的方法进行预测。用蒙特卡罗方法研究激光光子在组织中的传输,是目前较为理想的研究方法。目的:采用蒙特卡罗方法建立组织中的光剂量数学模型,探讨激光照射对于肝组织的损伤情况。方法:采用蒙特卡罗方法,建立不同光学参数下正常组织和肿瘤组织的组织剂量数学模型,逐个计算大量光子迁移轨迹,统计嵌于正常组织和肿瘤组织中的光子宏观能量分布。结果及结论:通过数学模型得到光损伤随组织深度的增加呈指数衰减的结果,且光子在组织边缘会形成第2个峰值。组织损伤是阈值过程,每条剂量曲线可被视为阈值曲线。采用蒙特卡罗方法模拟激光在肝组织中的传播,得到了激光光子在肝肿瘤组织中的分布规律。结果表明,适量光照强度能引起浅薄全面的肿瘤组织光损伤,深层光损伤伴随正常组织损伤。     

基于双波长近红外成像方法的血氧含量检测

为了对生物组织血氧含量分布进行成像,利用760 nm和850 nm的双波长近红外差分探测方法,研制了血氧含量检测系统,并首次使用吲哚菁绿 (ICG) 和散射体作为仿体设计实验。首先测量了牛奶的光密度差ΔOD随牛奶浓度差Δc的变化值。接着将ICG溶解在稀释了40倍的牛奶中,用不同浓度梯度稀释ICG,得到一系列ΔOD-Δc曲线,用一次函数拟合曲线,根据方差(SSE)、均方根(RMSE)和确定系数(R²)确定系统分辨率。然后改变散射介质浓度,研究它对系统测量的影响。最后选择30名健康测试者进行在体实验,测量手掌血氧含量的空间分布以及动态时间变化。结果表明,牛奶和ICG在双波长光源下的吸收系数之比分别接近1∶1和2.5∶1,因此可以用牛奶模拟组织中的水、脂肪、某些色素等,用ICG模拟血液中的脱氧血红蛋白;系统分辨率为1.6×10^-5 mg/mL的ICG浓度变化;弱散射介质的浓度与系统的动态响应范围成负相关,与系统的灵敏度成正相关;扎住手腕后,手掌血氧含量从1逐渐降低至0.3±0.105,松开橡皮筋后,血氧含量逐渐恢复至0.97±0.018。以上结果说明该系统具有测量可行性,将在组织血氧检测方面拥有良好的应用价值。     

三波长血氧饱和度定标曲线的研究

目的 研究三波长血氧饱和度定标曲线,为自主研发的三波长肝脏储备功能检测仪提供准确的血氧饱和度计算公式.方法 首先运用Beer-Lambert定律推导出脉搏血氧饱和度(SpO2)与吸光度(R)的关系式;然后以课题组自主研发的三波长(660 nm,805 nm,940 nm)无创肝脏储备功能检测仪为实验设备,进行5例样本的动物实验,记录SpO2与R构成的数据点,并通过该数据点建立以SpO2与R的关系式为拟合依据的三波长血氧饱和度经验定标曲线与公式;最后将测试得到的血氧饱和度表达式应用于三波长肝脏储备功能检测仪的系统中,同时与市面上的脉搏血氧仪通过动物实验进行对比验证.结果 测试数据经线性相关性分析,相关系数都在0.8左右,且得到的表达式的延伸曲线与临床经验定标曲线基本趋势一致.结论 本文采用的拟合方法在提高血氧准确度方面具有一定的研究价值.     

脑组织血氧参数微创在位测量系统的研究

构建了一个可以微创在位测量脑组织血氧饱和度的测量系统,主要元器件包括一个USB光纤光谱仪、一个卤素光源和一个双光纤小距离探头.系统定标方法是利用悬乳液和全血的混合溶液作为生物组织模型,建立组织模型在不同SO2下可见光区实时吸收光谱与血氧分析仪所测SO2数据的样本集,建立可见光区血液吸收光谱特征与血氧饱和度的经验公式.最后利用该系统获得了10只大鼠不同深度脑组织的SO2,实验误差为±5%.     

基于三波长肝储备功能检测仪的血氧饱和度算法研究

研究基于三波长的血氧饱和度计算算法。以自主研发的三波长(660 nm,805 nm,940 nm)肝储备功能检测仪为实验仪器,运用改进后的脉搏分光光度法原理,采取阈值法提取出脉搏波的交直流量,最后用不同的算法计算人体的血氧饱和度并作出比较。通过实验证明,使用拟合定标曲线得出的公式计算血氧饱和度,其结果好于使用理论推导出的公式计算出的结果。采取拟合定标曲线的方法取得了较好的效果,具有一定的临床实用性。     

近红外光谱肌肉组织血氧定量监测技术的研究--模型实验与蒙特卡罗仿真研究

近红外光谱法组织血氧检测技术可实现对人体组织肌肉、脑组织含氧浓度的无创伤长时间连续监测 ,具有广阔的应用前景。但是 ,由于光在人体组织内的强散射现象和人体组织构造的复杂性、个体差异性 ,现有的监测方法还不能实现真正意义上的定量监测。本研究通过模型实验以及蒙特卡罗仿真研究定量地分析了监测肌肉组织血氧时皮肤、皮下脂肪等对测量结果的影响 ,并提出了一种可消除皮肤、皮下脂肪影响的近红外光谱肌肉组织血氧定量监测方法。经过理论分析其监测误差可控制在 10 %以内。所提演算方法还有待相关仪器开发完成后进行临床研究加以确认。     

新型反射脉冲血氧定量计传感器的设计和估价

本文描述了适用于脉冲血氧定量计无创性地监测动脉血红蛋白氧饱和度的一种新型光反射传感器的计和构造。反射传感器与Datascope ACCU SAT脉冲血氧定量计相连接,这种定量计特用适用于该研究,它可以象反射血氧定量计那样使用。本文作者在一组10名自愿健康成人中,对该反射传感器进行了估价。作者将用反射脉冲血氧定量计在前额获得的SPO_2和用与标准ACCUSAT透射脉冲     

用脉搏血氧定量法对掌循环的评价

证实手的侧支循环的常规方法是Allen试验。本文作者利用脉博血氧计的脉冲检测性能来评价手的侧支循环,为了能在手术期间进行监测,31位病人接受了桡动脉套管插入术,在套管插入之前,用改进了的Allen试验方法和脉博血氧定量法分别对这些病人作了评价。首先用改进了的Allen试验方法测试手的侧支循环,然后把一个脉博血氧计的探头放置在食指上,阻塞挠动脉和尺动脉。直到用脉博血氧计检测不到血液充盈时为止,这种实验在每只手上重复做二次,每一次对应一条动脉,记录下     

体表反射式光电体积描记法无损伤脉冲式血氧饱和度的测量

一、导言 Brinkman和Zijlstra最早提出用体表反射分光光度法对动脉血氧饱和度(SaO_2)实现无损伤监控。1949年,他们发现SaO_2的变化可通过一个固定于前额的传感器无损伤地记录下来。其独特性在于利用光反射原理代替那种仅限于指尖和耳根的组织透射法。从而现实了在体表的任何部位无损监测SaO_2这一设想。最近,Cohen等人和Takatani分别尝试了利用一个类似分光光度法作成了体表反射式血氧定量计。以上无损伤血氧定量计都     

激光热疗中生物组织的光热特性响应以及动态热损伤研究

考虑到生物组织的光学、热学特性参数以及血液灌注率与组织温度和组织热损伤的依赖关系 ,模拟了激光热疗中激光在生物组织中的传输、生物组织的动态热响应和热损伤 ,以及血液灌注率的变化。通过分析激光功率和激光头尺寸对热疗效应的影响 ,得出了一些有益于肿瘤热疗临床的结论。     

脉搏波的衰减特性研究

分析了动脉血管内的血液以及动脉血管周围组织,对脉搏波衰减特性的影响,并比较了这两种影响的结果,为脉搏波传播特性的进一步研究奠定了理论基础,也有助于临床上利用脉搏波的传播特性分析和诊断相关疾病.     

SPECT中加权减反投影法倍增和迭代后的处理

作者对用于SPECT图象中的不同解析光子衰减补偿方法进行了详细的定最比较,这些方法包括倍增技术和一步选代技术,这两种技术都是应用在滤渡反投影之后,另外还有两种不同的加权系数递减反投影技术(A—WFBP),对这些方法的比较利用了线光源的单幻像充水圆形和椭圆形桶。把模拟数据(无散射)和变测数据(有散射)进行了重构。即使不存在散射,这些方法没有一个是完全定量的,但这些方     

瞬时频率用于散射体浓度测定的研究

本文提出了一种定量评价散射媒质中散射体浓度的新技术,这种方法基于希尔伯特变换,该变换可以提供一种称做瞬时频率的参量来反映回波信号的相位变化率而不是振幅包络的变化,瞬时频率的变化包含了散射体的散射和干涉效应及频率依存衰减等信息,对散射体的浓度能提供非常有用的情报。     

基于声速微扰的松质骨超声参数分析和计算

在生物组织非均匀连续介质模型的基础上，采用声速微扰法，通过分别改变入射频率、松质骨孔隙度及骨小梁特征尺寸等三个参数，对松质骨中的超声背向散射系数和由于散射而引起的衰减进行了分析。分析结果表明：由于散射而引起的衰减占松质骨中总的超声衰减的26％左右；当松质骨孔隙度在0．61附近时，衰减和背向散射系数均达到最大值。     

动脉血压和血流量关系的数值仿真研究

用血液动力学描述的动脉血压与血流的定量关系是相当复杂的,而且数学分析也十分困难。用一个等价的仿真数学模型描述这种数值关系,揭示了动脉血管血液分层流动的生理本质。利用几组真实数据完成了数值仿真分析,并得出关于血液分层流动定量关系的一些重要结论。本研究结果对于循环生理学的定量研究以及某些心血管系统疾病的临床诊断、分析有着重要的参考价值。     

动脉壁动态力学性能实验

动脉壁材料与一般工程材料的最大不向之处是动脉壁的动态力学性能与静态力学性能区别很大。早在研究初期,FungY．C．通过实验向人们指出：动脉壁的静态非线性应力应变曲线与动态非线性应力应变曲线有着本质的区别：不能用静态曲线的斜率代替动态力学性能。在几十年的研究中,很多人只是在动脉离体静态实验基础上,进行其力学性能描述以及应变和应力分析研究。虽然得到了一些成果,但它们只是动脉壁材料的一种力学性能的评价,不能将其直接用于血液流动的流体力学边界条件的分析中。因此,研究动脉壁动态应变分布、应力分布、以及动态应力…     

光子射野剂量计算参数研究

目的：介绍医用加速器常规光子射线的机器数据测量方法及剂量计算模型中基本参数的计算过程。以百分深度剂量与散射因子为基础数据,根据原散射线模型通过测量数据推导出原射线组织最大剂量比、散射最大剂量比、原射线在水中线性衰减系数、能量注量等,为进一步还原射野在水模体中的剂量分布提供方法与理论。方法：用Blue Phantom三维水箱在医科达Synergy加速器上测量6MV光子线的百分深度剂量、离轴比剂量、总散射因子、准直器散射因子,先从测量的百分深度剂量曲线中按照原散射模型剥离出原射线百分深度剂量,然后在Matlab软件中拟合处理测量的散射因子数据,外推出零野的模体散射因子,从而按照给定公式计算出组织最大剂量比、散射最大剂量比。按照离轴比剂量,利用平方反比规律推出最大开野在模体表面的能量注量。结果：计算出准直器散射因子、总散射因子的拟合公式,外推零野模体散射因子（s。）、根据原射线的百分深度剂量曲线计算出原射线在水中线性衰减系数,组织最大剂量比（TMR）、散射最大剂量比（SMR）、以及射野能量注量分布（Fluence Matrix）。结论：这些基本参数是剂量计算建模的关键,也是进一步研究各种剂量计算模型的基础。     

利用回波质心频率校正衰减的定量超声背向散射系数成像

本文提出了定量超声背向散射成像的一种方法,它是基于从射频超声回波的质心频率对传播衰减变化予以估计,同时适当假定超声背向散射的频率特性,并设衰减与频率成正比。经过具有10bjts分辨率采样,从通常的B超系统获得射频回波数据,获得数据的速率是1帧/0.5秒。首先使用已知     

凝胶过滤:分析与分离不同变形性红细胞的一种新方法

统计资料表明,在工业发达国家循环障碍的发病率及死亡率均很高,例如脑中风、冠心病及外周动脉血管病。因此,近年有关血液流动的研究日渐深入。据Chien等报告,红细胞的变形性是血液流动的主要决定因素之一。有关红细胞变形性的测定方法,目前有流变镜法、激光衍射法、高速离心法、细胞滤过法、细胞流过时间分析法以及微吸管法等。本文采用一种新     

大鼠急性肺栓塞后cytokeratin-19表达下降

目的研究急性肺血栓栓塞大鼠的肺组织中细胞角蛋白19(cytokeratin-19,CK-19)及其分解产物CYFRA21-1的表达变化。方法建立大鼠急性肺血栓栓塞模型并做肺泡灌洗。用半定量RT-PCR法和Western blot法检测CK-19的mRNA和蛋白表达;免疫组化方法检测CK-19在肺组织内的分布;放免法检测血清和肺泡灌洗液中CYFRA21-1的水平;检测动脉血氧饱和度。结果急性肺栓塞后CK-19mRNA和蛋白质水平均逐渐降低;肺泡上皮细胞CK-19的表达明显下降;血清和肺泡灌洗液中CYFRA21-1水平升高;动脉血氧饱和度呈明显下降趋势。结论急性肺栓塞不仅导致CK-19表达降低,而且分解代谢增强,因此CYFRA21-1的检测对于判断急性肺栓塞的严重程度及预后具有重要意义。