激光散斑血流光譜流體成像儀 返回列表頁(yè)

激光散斑血流光譜流體成像儀（LSCI）技術(shù)，作為一種基于激光散斑強(qiáng)度的時(shí)空統(tǒng)計(jì)特性的全場(chǎng)光學(xué)成像技術(shù)，近年來(lái)在活體組織血流監(jiān)測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力和應(yīng)用價(jià)值。這一技術(shù)不僅為臨床診斷和生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究提供了強(qiáng)有力的工具，而且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展。

一、LSCI技術(shù)的基本原理與系統(tǒng)構(gòu)成

LSCI技術(shù)的基本原理是通過(guò)分析激光散斑圖像中強(qiáng)度變化的速度來(lái)評(píng)估散射體的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)活體組織血流的監(jiān)測(cè)。典型的LSCI系統(tǒng)主要由光源、成像模塊、圖像采集模塊及散斑圖像處理模塊構(gòu)成。其中，相干激光作為光源，經(jīng)過(guò)特定的光路設(shè)計(jì)，照射到感興趣區(qū)域的散射粒子（如血紅細(xì)胞）上。這些散射光相干形成的散斑圖像經(jīng)Microscope成像系統(tǒng)后，由CCD或CMOS相機(jī)捕獲，并由圖像采集模塊記錄原始散斑圖像。通過(guò)對(duì)散斑圖像的處理和分析，可以獲得血流速度、血管分布等關(guān)鍵信息。

二、LSCI技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題與研究方向

盡管LSCI技術(shù)在活體組織血流監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些關(guān)鍵問(wèn)題。首先，如何提高成像信噪比是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。由于生物組織的復(fù)雜性，散斑圖像中往往包含大量的噪聲信號(hào)，這會(huì)影響血流信息的準(zhǔn)確提取。其次，光強(qiáng)分布不均勻、運(yùn)動(dòng)偽影、失焦模糊等問(wèn)題也需要得到有效解決。此外，如何消除靜態(tài)散射光、校正動(dòng)態(tài)散斑襯比模型、提高定量分析能力以及提高成像深度等也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

針對(duì)這些問(wèn)題，研究者們從多個(gè)方面展開(kāi)了深入研究。一方面，通過(guò)優(yōu)化光源、成像系統(tǒng)和圖像處理算法，提高成像質(zhì)量和信噪比；另一方面，結(jié)合先進(jìn)的圖像處理技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)散斑圖像中血流信息的精確提取和分析。此外，研究者們還探索了多模態(tài)成像技術(shù)，將LSCI與其他成像技術(shù)相結(jié)合，以獲取更全面的血流信息。

三、大成像深度LSCI技術(shù)的發(fā)展

在LSCI技術(shù)中，成像深度是一個(gè)重要的參數(shù)。由于近紅外光的穿透能力有限，傳統(tǒng)的LSCI技術(shù)往往難以對(duì)深部血流進(jìn)行清晰成像。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究者們提出了多種大成像深度LSCI技術(shù)。這些技術(shù)通過(guò)優(yōu)化照明方式、探測(cè)方式和成像方式等，提高了激光在生物組織中的穿透能力，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)深部血流的清晰成像。

例如，多曝光成像技術(shù)通過(guò)增加曝光次數(shù)和曝光時(shí)間，提高了散斑圖像的對(duì)比度和信噪比；線光源掃描照明技術(shù)則通過(guò)掃描線光源來(lái)產(chǎn)生二維散斑圖像，從而提高了成像速度和分辨率；結(jié)構(gòu)光照明方法則利用結(jié)構(gòu)光照明器產(chǎn)生的特定模式的光場(chǎng)，提高了成像深度和分辨率；散斑襯比光學(xué)層析方法（SCOT）則通過(guò)引入光學(xué)層析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多層組織的血流成像。

四、新型LSCI應(yīng)用系統(tǒng)的涌現(xiàn)

隨著LSCI技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，一系列新型LSCI應(yīng)用系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。這些系統(tǒng)不僅提高了醫(yī)生的操作便捷性，還使LSCI在臨床應(yīng)用上能夠覆蓋術(shù)前、術(shù)中、術(shù)后三大場(chǎng)景。例如，便攜式LSCI系統(tǒng)可以方便地在床邊或手術(shù)室進(jìn)行血流監(jiān)測(cè)；頭戴式LSCI系統(tǒng)則特別適用于捕獲自由移動(dòng)情況下的小鼠頭部腦血流；多模態(tài)LSCI系統(tǒng)則通過(guò)結(jié)合不同的成像技術(shù)，為研究者提供了更全面的血流信息。

總之，激光散斑襯比血流成像（LSCI）技術(shù)作為一種前沿的光學(xué)成像技術(shù)，在活體組織血流監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，相信LSCI技術(shù)將在未來(lái)為臨床診斷和生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究帶來(lái)更多的突破和進(jìn)展。