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生物組織電生理功能的影響和生物組織的光學(xué)監(jiān)測手段兩方面內(nèi)容。細(xì)胞的電生理功能研究是利用膜片鉗技術(shù)來監(jiān)測激光對細(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)測是在光學(xué)相干層析成像技術(shù)(OpticalCoherence Tomography，OCT)基礎(chǔ)上開展的多功能內(nèi)窺鏡成像技術(shù)探索。
　　論文主要研究內(nèi)容:
　　使用波長為980nm的低功率近紅外連續(xù)激光對溶液中的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，對兩種離子通道電流在激光輻照條件下的變化進(jìn)行動力學(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，無論是電流的幅值還是通道的動力學(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方面對激光刺激作用的機(jī)理進(jìn)行評估，并且通過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)，并對系統(tǒng)的性能和特性做了相關(guān)測試，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雙功能成像系統(tǒng)中，并且通過高速數(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。對生物組織進(jìn)行的成像測試驗(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)上對系統(tǒng)實(shí)施進(jìn)一步改良，