评估光动力血管损伤的光学监测技术(4)

2.2.2　激光多普勒成像

激光多普勒成像(Laser doppler imaging, LDI)的原理和LDF的测量原理相似。相比于LDF，LDI具有两个突出的优势。首先，LDI采用扫描式测量，相较于LDF的点对点测量有更大的探测面积；其次，LDI的测量是非接触式的，不会对被测组织微循环造成影响[46]。LDI的探测激光直径大约为1 mm，通过反射镜的移动对被测组织进行二维扫描，而后通过随机信号处理得到血液灌注量的二维彩色图像。LDI的高频截止(3～22 kHz)能有效的提高信噪比，低频截止(20～250 Hz)能消除因被测对象的移动而造成的信号失真。此外，低频截止和低扫描速率的配合使LDI具有测量低速血流的能力[60]。

为了研究光敏剂ALA对非黑色素瘤皮肤癌的血管损伤效应，Wang等人用LDI评估了局部ALA-PDT治疗对基底细胞癌和鳞状细胞癌患者的病灶与周围正常组织皮肤血流灌注量的影响，发现治疗后的一周内血液灌注量高于正常水平，表明ALA-PDT未造成血管的直接损伤[61]。而光敏剂Verteporfin静脉注射15 min后照光则能有效地造成肿瘤组织中血流的停滞[62]。Enejder等人利用LDI分别测量了ALA-PDT和冷冻疗法治疗基底细胞癌前后的病灶皮肤血流灌注量，结果显示PDT治疗2个月后病灶区域的血液灌注量接近正常值，冷冻疗法治疗一年后病灶皮肤血液灌注量恢复正常，并且观察到复发区域的血液灌注量高于正常值，说明LDI技术能用于癌症治疗后患者康复状况的评价并具有检测癌症是否复发的能力[63]。

2.2.3　激光散斑成像

激光散斑成像(Laser speckle imaging, LSI)是一种具有可视化反映流速的宽场成像技术。Stern等人把该技术应用于微循环系统血流及灌注率的在体检测[64]。当相干光照射在随机介质上时会被散射，散射光会形成随机干涉图样，即散斑。当激光照射区域内的随机介质(如血细胞)移动时，引起干涉的波动，导致散斑图样模糊。这些波动包含了散射体运动变化的信息，最终在探测器上表现为光强的改变[65]。虽然LSI和激光多普勒技术都是通过强度的变化表征血流的变化，但却是两种不同技术，前者是干涉现象，通过相位的变化引起强度变化；后者是多普勒现象，通过频率的变化引起强度变化[66]。

LSI用激光照射测量区域，而后用CCD接收散斑信息，通过相应的算法将散斑信息转换成二维流速分布图的同时，还能消除因检测对象移动而导致的信号失真。Kruijt等人用LSI监测PDT过程中小鼠皮窗模型中的血流变化，结果表明LSI的高分辨能力使其具有监测单根动脉，静脉以及肿瘤微血管血流变化的能力[48]。Smith等人通过LSI分别评估了PDT、脉冲染料激光疗法(Pulsed dye laser, PDL)和PDT以及联合PDL治疗诱发的血管封闭程度，结果表明PDT以及联合PDL疗法对血管有更强的封闭作用[67]。Wesley等人利用LSI定量研究了鼠背皮窗模型中NPe6介导的PDT对微血管的损伤，当给药剂量为5 mg/kg，且光剂量大于85 J/cm2才能实现对血管的不可逆损伤，以达到封闭血管[68]。Chen等人分别应用LSI和LDI监测了正常和PWS患者皮肤的血流灌注[47]，结果表明LSI也适用于临床PWS患者的病灶血流监测，具有潜在的临床应用前景。LSI具有实时监控，高空间和时间分辨，方便快速，成像面大等优点，但也存在局限性[49]。首先，LSI测量的是靶向血流的平均值，尚无法获得血流流速的绝对值。其次，LSI的散斑衬比值不仅与血流相关，还与组织光学性质密切相关。因此，治疗过程中造成的色素沉着可能导致测量结果与真实血流值之间存在偏差[69]。

2.2.4　多普勒光学层析成像

多普勒光学层析成像(Doppler optical coherence tomography, DOCT)是光学相干层析成像技术与激光多普勒技术的结合，是对OCT功能的拓展[70]。DOCT具有OCT的高分辨率，能在体分辨组织血管的结构，并利用多普勒频移原理定量测量血流，是一种多功能的血管病变无损评估技术，已广泛应用于眼底黄斑血管诊断[71]。

Nelson等人用DOCT记录了PWS患者在接受激光治疗后病灶区域血流量的变化，并用优化治疗方案，初步实验验证了DOCT作为临床评估技术的可行性[72]。Yu等人研究结果表明，DOCT具有对PDT诱发局部缺血后表皮微循环的血流量进行定量分析的能力[73]。此外，为了实现DOCT对深层组织血管的测量，Standish等人将DOCT的光纤探针插入前列腺肿瘤大鼠模型体内，观察到肿瘤组织内的血管响应，并得出血管封闭程度与PDT光剂量成正相关的结论[74]。这种方法虽然具有微创损伤的缺点，但能显著提高DOCT监测深层组织的能力。

2.2.5　漫射相关光谱

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