在体微循环代谢功能检测评估方法研究

Microcirculation, especially blood perfusion and oxygen metabolism, is very important in maintaining the proper function of metabolism and health. The assessment of microcirculation metabolic plays an important role in monitoring and treatment of acute and chronic diseases. In this research, we propose a new method to achieve the evaluation of microcirculation metabolic function based on the measurement of dynamic scattering and absorption of red blood cell. The research contents include: (1) develop full-field, high resolution, depth resolved and multi-parameter imaging system; 2) based on compressive sensing theory, study the power spectrum estimation with undersampling dynamic scattering signal of red blood cell; improve the accuracy of blood perfusion and velocity distribution; (3) study on the method for determining optical properties with diffuse spectroscopy, improve the accuracy of HbO and Hb detection, achieve the dynamic detection of blood oxygen metabolism; (4) extract dynamic speckle signal of moving RBCs based on the space-time frequency of dynamic scattering signal, achieve single RBC deformation and velocity detection; (5) study individual microcirculation metabolism evaluation method and its clinical application. This study will also provide reference for other blood flow imaging researches.

微循环功能特别是血流灌注与血氧代谢，对于人体新陈代谢与健康十分重要。在体微循环代谢功能检测评价在各种急慢性病变的监测与治疗应用中也起着关键作用。本研究利用红细胞动态散射及吸收信号，针对微循环代谢功能检测评估中存在的科学问题展开研究：（1）开发大视场，高分辨，具有深度分辨能力的多参数成像系统；（2）研究基于压缩感知理论的短样本欠采样红细胞动态散射信号功率谱估计方法，实现血流速度分布与灌注率准确测量；（3）研究基于先验模型的光谱分辨光学参数反构算法，提高HbO与Hb检测精度，实现血氧代谢动态检测；（4）研究基于动态散射信号时空频率特征的单个红细胞运动成像，实现单个红细胞变形运动特征及速度检测；（5）研究个体化精准的微循环代谢功能检测评估方法及临床应用。本研究也将为其他微血流检测研究提供参考。

微循环功能特别是血流灌注与血氧代谢，对于人体新陈代谢与健康十分重要。在体微循环代谢功能检测评价在各种急慢性病变的监测与治疗应用中起着关键作用。本项目从成像方法、系统及临床应用等方面展开研究。围绕核心目标—利用红细胞动态散射与吸收特性进行微循环代谢功能检测展开，开发结合大视场，高分辨，具有深度分辨能力的多参数在体微循环检测系统，实现同时检测在体微循环红细胞动态散射与内源性吸收信号，建立了红细胞动态散射信号功率谱估计方法以及先验模型的光谱分辨光学参数反构算法，解决了微循环血管成像、血流速度与灌注率定量分析、血氧饱和度准确测量等问题。在多源探多曝光扩散散斑系统基础上，研究了不同深度组织血流动力学检测方法。根据在体细胞动态散射特性，提出了基于细胞时间-空间动态相干信号的谱分析方法，实现单个细胞形态及速度检测。综合分析微循环血流、深度组织血流特征，实验验证了微循环血流动力学特征与血压等生理参数之间的关系，建立面向临床应用的在体微循环代谢功能评估方法。项目顺利完成预定研究目标及研究内容，为发展针对微循环急慢性病变的个体化、精准化临床应用方案提供了有力支持。