神經(jīng)元電生理功能的近紅外激光調(diào)控及光學(xué)相干成像技術(shù)研究.pdf

1、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)是光學(xué)與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科，光學(xué)手段在醫(yī)療和基礎(chǔ)研究中都有廣泛的應(yīng)用。光學(xué)手段因其良好的空間和時(shí)間分辨率、非接觸、低損傷等特性，在實(shí)際應(yīng)用中有廣闊的發(fā)展前景，因而將現(xiàn)代光學(xué)手段應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文的主要研究工作包括激光刺激對(duì)生物組織電生理功能的影響和生物組織的光學(xué)監(jiān)測(cè)手段兩方面內(nèi)容。細(xì)胞的電生理功能研究是利用膜片鉗技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)激光對(duì)細(xì)胞膜上鈉離子通道功能的調(diào)制作用，生物組織

2、光學(xué)監(jiān)測(cè)是在光學(xué)相干層析成像技術(shù)(OpticalCoherence Tomography，OCT)基礎(chǔ)上開(kāi)展的多功能內(nèi)窺鏡成像技術(shù)探索。
　　論文主要研究?jī)?nèi)容:
　　使用波長(zhǎng)為980nm的低功率近紅外連續(xù)激光對(duì)溶液中的Sprague-Dawley(SD)大鼠腦海馬神經(jīng)元進(jìn)行光照刺激，利用膜片鉗技術(shù)監(jiān)測(cè)記錄光照前后神經(jīng)元上鈉通道電流和鉀通道電流的變化情況，對(duì)兩種離子通道電流在激光輻照條件下的變化進(jìn)行動(dòng)力學(xué)特性分析比較。證明了低

3、功率近紅外連續(xù)光可以對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞的電生理功能產(chǎn)生可恢復(fù)的刺激作用，無(wú)論是電流的幅值還是通道的動(dòng)力學(xué)特性都有著顯著的變化。隨后從全細(xì)胞鈉通道電流和單通道鈉電流兩個(gè)方面對(duì)激光刺激作用的機(jī)理進(jìn)行評(píng)估，并且通過(guò)與不同溫度下鈉通道電流的變化規(guī)律相比較，驗(yàn)證了低功率連續(xù)激光刺激調(diào)節(jié)神經(jīng)元電生理功能的主要機(jī)理是光熱效應(yīng)。
　　設(shè)計(jì)組建了掃頻光源OCT系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的性能和特性做了相關(guān)測(cè)試，制作了適合于血管內(nèi)成像的OCT血管內(nèi)窺鏡。并在此基礎(chǔ)上研

4、究搭建了OCT與熒光強(qiáng)度成像整合的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，在OCT基礎(chǔ)上增加了熒光分子強(qiáng)度成像功能，有機(jī)的將兩種成像功能整合于一個(gè)雙功能成像系統(tǒng)中，并且通過(guò)高速數(shù)據(jù)采集和圖像處理手段使整合系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的、同步的得到生物組織的結(jié)構(gòu)圖像和組織中生物分子的特異性信息。對(duì)生物組織進(jìn)行的成像測(cè)試驗(yàn)證了此雙功能成像系統(tǒng)的性能和特點(diǎn)，從得到的圖像中可以看出此雙功能系統(tǒng)可為動(dòng)脈粥樣硬化的早期診斷提供有力的依據(jù)。最后，在該雙功能成像系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)實(shí)施進(jìn)一步改良，