基于多模態(tài)光學(xué)成像的皮層神經(jīng)血管耦合研究.pdf

1、神經(jīng)血管耦合在臨床診斷和神經(jīng)科學(xué)的研究中具有重要意義。目前，多種光學(xué)成像技術(shù)通常將血管中的腦血流（Cerebral Blood Flow，CBF）或血氧信號作為神經(jīng)活動的替代物，然而神經(jīng)活動與血液動力學(xué)信號之間在時間和空間上的定量關(guān)系還需要進一步的探究。本文利用激光散斑成像技術(shù)、內(nèi)源光信號成像技術(shù)和電壓敏感染料成像技術(shù)，在視覺光柵刺激條件下，分別了測量了 CBF、血氧和神經(jīng)活動的動態(tài)響應(yīng)過程，并定量分析了CBF與神經(jīng)活動、血氧與神經(jīng)活動

2、之間的耦合關(guān)系，我們發(fā)現(xiàn)從時間角度，神經(jīng)活動顯著快于血管中CBF、血氧響應(yīng)（P<0.05）,神經(jīng)活動為毫秒級，血液動力學(xué)信號為秒級；從空間角度，通過分析神經(jīng)活動的最大響應(yīng)面積，與血管中總氧血紅蛋白（total hemoglobin，HbT），去氧血紅蛋白（deoxyhemoglobin，HbR）及 CBF整個響應(yīng)過程的響應(yīng)面積之間的關(guān)系，我們發(fā)現(xiàn)在特定的時刻點，血管中的CBF或血氧響應(yīng)面積可用于表征神經(jīng)活動的響應(yīng)面積。從響應(yīng)強度的角度，

3、CBF響應(yīng)最強，HbT次之，HbR較弱，神經(jīng)活動最弱，血液動力學(xué)響應(yīng)為百分級，神經(jīng)活動為千分級。本文的神經(jīng)血管耦合研究不僅為臨床影像診斷方法提供一種新思路，而且為腦循環(huán)調(diào)節(jié)機制的生理和病理學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
　　神經(jīng)血管耦合主要指神經(jīng)活動與毛細(xì)血管網(wǎng)中的CBF、血氧之間的關(guān)系，大血管在本研究中是一種干擾信號，所以，我們還研究了基于激光散斑成像的腦皮層血管分割。首先，利用激光散斑成像技術(shù)獲得皮層血管圖像，然后，利用小波分析算法、常規(guī)區(qū)

4、域生長算法和定向區(qū)域生長算法進行了皮層血管分割，通過定義區(qū)域重合度測量特征值，我們發(fā)現(xiàn)常規(guī)區(qū)域生長算法的分割效果最好，與精標(biāo)準(zhǔn)圖像的區(qū)域重合度達(dá)到69.23%，因此，在神經(jīng)血管的耦合研究中，我們利用區(qū)域生長算法分割和去除腦皮層大血管。
　　刺激參數(shù)在神經(jīng)血管耦合的研究中是一個重要影響因素，因此，我們探究了刺激電流和脈寬對腦皮層CBF響應(yīng)的影響，及刺激參數(shù)間的交互作用。結(jié)果表明，當(dāng)刺激電流較大時，改變刺激脈寬對CBF響應(yīng)的峰值、最大