光相干斷層成像研究血液中生物大分子引起的光學性質(zhì)變化.pdf

1、纖維蛋白原(Fibrinogen)作為血漿中一種重要的凝血蛋白,在血液凝固過程中發(fā)揮著重要的作用,并與紅細胞聚集的發(fā)生有關(guān)。現(xiàn)有的臨床診斷中,對血液中Fg含量的方法學檢驗主要建立在物理化學法、免疫法及光學法的基礎(chǔ)上。然而,抽取病人血樣后對血液的檢測,不能實時準確的反應血液中的各項參數(shù),同時還會增加病人的痛苦及感染的風險。近年來發(fā)展出的一種新型醫(yī)學成像技術(shù),光相干斷層成像技術(shù)(optical coherence tomography,OC

2、T)能夠?qū)崿F(xiàn)對生物組織的無創(chuàng)、實時、在體的成像檢測。類似于纖維蛋白原在血液中的作用,葡聚糖(Dextran)作為一種外源性的生物大分子,同樣可以引起血液中紅細胞的聚集,從而引發(fā)血液光學性質(zhì)的改變。因此,本論文通過研究葡聚糖對血液光學性質(zhì)的改變,摸索出合理的OCT檢測條件及參數(shù),進而考察利用OCT技術(shù)檢測血液中纖維蛋白原含量的可行性。主要結(jié)果如下:
　　 1.首先利用外源性的生物大分子葡聚糖研究其不同濃度對血液光學性質(zhì)的影響,確定

3、了兩個光學參數(shù)-OCT深度分辨的背向散射光信號斜率(OCTSS)及探測光到達血液容器底部的反射強度R。研究發(fā)現(xiàn)葡聚糖的加入提高了血液中紅細胞的胞液與血漿間的折射率系數(shù)匹配,同時還會引發(fā)紅細胞的聚集。這兩方面的效應使得血液對光的散射面積減小,光散射作用變?nèi)?。表現(xiàn)為OCTSS隨血液葡聚糖濃度升高而減小,底部光反射強度R增大。但當葡聚糖濃度超過一定值后,會導致紅細胞的分散,使得血液光散射變強,OCTSS及R均表現(xiàn)為相反的變化趨勢。另外,隨血細

4、胞壓積(Hematocrit,HCT)的升高,血液中紅細胞比重上升,散射顆粒增多,血液光散射增強,表現(xiàn)為OCTSS增大,R下降。
　　 2.利用OCT考察了不含纖維蛋白原的血液在不同葡聚糖濃度下的光學性質(zhì)變化,以此確定最優(yōu)的分離血漿纖維蛋白原的方法。實驗發(fā)現(xiàn),利用化學沉淀法(冷乙醇法及硫酸銨法)處理后的血液,其OCTSS隨著葡聚糖濃度的升高出現(xiàn)異常變化。而凍融法處理后的血液,其光學參數(shù)隨著葡聚糖濃度呈現(xiàn)正常的變化趨勢。因此,最優(yōu)

5、去除血漿纖維蛋白原的方法為凍融法。
　　 3.血漿經(jīng)最優(yōu)方法除去其自身纖維蛋白原后,利用外源的人血漿纖維蛋白原干粉定量配制不同濃度的血漿,然后研究不同纖維蛋白原濃度的血液中光學性質(zhì)的變化。實驗發(fā)現(xiàn),由于纖維蛋白原干粉對豬血紅細胞較弱的聚集作用,其血液OCTSS及R都沒有隨纖維蛋白原濃度的升高出現(xiàn)顯著變化。而在人血中的實驗則發(fā)現(xiàn),OCTSS隨Fg濃度升高呈現(xiàn)顯著減小的趨勢,當血漿纖維蛋白原濃度超過人體正常范圍(2-4 g/L)后,

6、OCTSS值減弱到相當?shù)偷某潭?表現(xiàn)出對血液高危險Fg水平很強的識別能力。而底部反射峰R則由于所用儀器及實驗材料的影響不能有效反應血漿中纖維蛋白原的水平。此外,血液其他因素如血細胞壓積、血液流速、細胞自身因素(cell-specific factors)等都對OCTSS的變化有一定程度的影響。
　　 總的來說,光相干斷層成像作為一種新型的無損檢測技術(shù),通過發(fā)展同時檢測其他血液性質(zhì)的方法及合理的校準手段消除其他因素的影響,可期望發(fā)