皮肤微循环无损伤光学成像技术的新进展

　　1　引　言

　　微循环是直接参与细胞、组织物质交换的一种体液(血液、淋巴液、组织液)循环。在循环系统中只有细动脉、毛细血管、细静脉、毛细淋巴管壁便于物质通过,适于向组织、细胞提供氧及其它营养物质,输出“产品”和废物,进行物质交换。微循环的功能、形态和代谢的完整是维持人体器官正常功能所不可缺少的条件。通过微循环的研究,便于进一步了解人体各脏器的特殊功能,认识疾病的发病机理,有利于疾病防、诊、治的研究。各种不同的疾病状态,包括糖尿病、高血压和冠心病等,都会引起微循环的病态,包括血管管径、微血管密度以及血管内血流速度等参数的变化。因此微循环成像对于各类疾病的诊断和治疗有着极其重要的作用。

　　目前,实现皮肤微循环无损伤成像的方法有非光学方法和光学方法两种。非光学方法包括核磁共振成像[1](MRI)、正电子发射断层成像术[2](PET)和超声波成像[3];光学方法包括活体显微术、共焦显微术[4]、光学相干显微术[5](OCT)。其中MRI、PET等设备的引进费用昂贵,且分辨率达不到探测微血管的水平。改进的超声波成像分辨率也只能达到几十微米,而且探测器噪声大,易受干扰。鉴于微循环探测的特殊性,光学成像方法一直是人们积极发展的方向。活体显微术是发展比较早的微血管成像方法。然而这种方法的装置体积庞大,需要注入荧光染料来增强图像的对比度,这些都限制了它的观察和使用范围。近年来相继出现的共焦显微术和光学相干显微术大大地提高了图像的分辨率,可以观察到单个红细胞。但是这两种方法的成像仪器价格比较贵,对于不透明组织成像效果不理想,用于临床观测比较困难。

　　1999年,W Groner等人在一种偏振光活体显微术的基础上提出了一种新的微循环检测方法———正交偏振光谱成像术(OPS),并成功地得到了清晰的微循环图像[6]。这种基于检测深层生物组织散射的和基于正交偏振光信号原理的OPS具有成像装置体积小、使用方便的优点和在临床中能实时检测微循环的优点,具有广阔的发展前景。

　　2　非光学微循环无损伤探测技术

　　2.1　核磁共振成像(MRI)

　　MRI的基本原理是利用一定频率的电磁波,照射处于静磁场中的人体。人体中各种不同组织的氢核,在电磁波作用下发生核磁共振,吸收电磁波的能量,随后又发射核磁共振信号。这种信号携带了物质内部结构的信息,通过测量和分析,可以获得物质的物理和化学信息[1]。MRI可以对人体较大的脉和静脉中的血流情况进行无损伤的成像和定量的测量。装置通过电子计算机调节和控制三维梯度场方向,不受机械方面的限制,具有极大的灵巧性。空间分辨率可达到1·0mm左右。然而,目前临床使用的MRI成像速度很慢,且应用时需要超导磁,仪器成本很高。