激光多普勒血流儀在微循環(huán)實(shí)驗(yàn)和教學(xué)中的應(yīng)用

楊小杰

激光多普勒血流儀(Laser Doppler Flowmetry，簡(jiǎn)稱LDF)是一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)組織內(nèi)微循環(huán)血流灌注并能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)并反映微循環(huán)狀態(tài)的瞬間改變的醫(yī)用儀器，近十幾年來(lái)，隨著多模塊LDF的出現(xiàn)以及多種探頭的發(fā)明，使它的應(yīng)用更加靈活和廣泛。

激光多普勒血流儀專門用于測(cè)量動(dòng)物及人體組織的毛細(xì)血管血流量，測(cè)量毛細(xì)血管對(duì)冷、熱、姿變態(tài)化、壓力改變、血管活性物質(zhì)、呼吸等的變化反應(yīng)，在神經(jīng)學(xué)、創(chuàng)傷、皮膚病、糖尿病及藥理研究等涉及微循環(huán)的基礎(chǔ)和臨床研究中有其獨(dú)特的優(yōu)越性，它還能進(jìn)行血流通道的拓展并可以通過(guò)模擬信號(hào)輸出或數(shù)字信號(hào)輸出連接到其他生理記錄裝置或計(jì)算機(jī)，通過(guò)工具軟件進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析。

在微循環(huán)臨床和基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)研究中，LDF測(cè)量動(dòng)物及人體的組織血流，與超聲多普勒血流儀有所區(qū)別，后者是測(cè)量某根血管的血流，而激光多普勒血流儀則是測(cè)量某個(gè)組織區(qū)域的血流量，可在相關(guān)微循環(huán)實(shí)驗(yàn)室配置組織血流、組織血氧含量測(cè)量解決方案(腦皮質(zhì)、海馬、腸系膜、肝、腎、脾臟等各個(gè)區(qū)域血流、組織血氧測(cè)定)，對(duì)于燒傷、皮瓣移植等研究也有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)［1，3-5］。

翟啟輝、修瑞娟以易感型自發(fā)性高血壓大鼠(SHRSP)與京都種正常對(duì)照大鼠(WKY)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，用激光多普勒血流儀監(jiān)測(cè)SHRSP卒中發(fā)生后的軟腦膜微循環(huán)改變狀態(tài)及二代鈣離子拮抗劑尼莫地平的治療作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)SHRSP腦血流量明顯降低(31.2%、WKY 54%)，腦微血管自律運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重障礙，微血管運(yùn)動(dòng)頻率高達(dá)30.6次/分(WKY6.4次/min)［2，6，7］；王軍、柏樹(shù)令等用激光多普勒血流儀檢測(cè)升主動(dòng)脈縮窄心衰大鼠的皮膚微循環(huán)，結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組的血流量、血流速度較對(duì)照組明顯降低，血流量降低了30%，血流速度降低了28%，結(jié)論是血流速度變慢可能是升主動(dòng)脈縮窄大鼠心衰時(shí)皮膚微循環(huán)改變的一個(gè)重要特點(diǎn)［8］。

在糖尿病(DM)眼部并發(fā)癥的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，血糖控制后黃斑區(qū)血流升高，在增殖性病變組中血流量上升更顯著，說(shuō)明血流量的增多是DM患者發(fā)生增殖性視網(wǎng)膜病變的危險(xiǎn)信號(hào)［23］。

胃及十二指腸黏膜血流的重要性一直備受關(guān)注。隨著改進(jìn)測(cè)量方法，器官反射分光光度法、氫氣清除法和激光多普勒血流儀(LDF)成為實(shí)用的測(cè)量方法，LDF能準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)、實(shí)時(shí)、高速、敏感、可重復(fù)、可以連續(xù)測(cè)定任何部位的局部微區(qū)血流［9-15］。

皮膚微循環(huán)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)皮膚顏色、溫度調(diào)節(jié)、皮膚代謝和透皮轉(zhuǎn)運(yùn)起著極其重要的作用。皮膚不同狀態(tài)和局部外用藥物都可以誘發(fā)皮膚血流產(chǎn)生變化。監(jiān)測(cè)皮膚微循環(huán)對(duì)評(píng)估藥物的安全有效和了解皮膚生理機(jī)制及皮膚病的發(fā)病機(jī)制有著重要的參考價(jià)值。皮膚血流變化可以通過(guò)皮膚顏色的視覺(jué)變化反映出來(lái)，比如可通過(guò)視覺(jué)評(píng)估紅斑，也可以使用儀器來(lái)測(cè)量。激光多普勒血流儀(Laser doppler flowmeter，LDF)客觀測(cè)量皮膚血流變化的敏感度比肉眼測(cè)量要高［22］。

吳勁松等撰文介紹激光多普勒血流儀連續(xù)、實(shí)時(shí)、微創(chuàng)和敏感的腦組織循環(huán)血液動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)新技術(shù)并與其他腦血流監(jiān)測(cè)法做了比較，歸納了其優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域［17］；“激光散斑”襯比成像技術(shù)是通過(guò)分析運(yùn)動(dòng)顆粒對(duì)相干激光的散射特性來(lái)獲得顆粒運(yùn)動(dòng)速度的，其可以提供二維血流分布圖像。它的出現(xiàn)正逐步取代經(jīng)典的激光多普勒技術(shù)，成為研究生物組織(如大腦皮層)血流功能的重要工具。

激光散斑襯比成像技術(shù)使用CCD或CMOS對(duì)激光照射區(qū)域進(jìn)行連續(xù)拍照并通過(guò)激光散斑襯比分析對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，其得到的圖像可以反映成像區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)顆粒的速度信息［24］。

根據(jù)速度分布與襯比度值關(guān)系的理論模型，散射顆粒(如血細(xì)胞)的運(yùn)動(dòng)速度可由襯比度數(shù)據(jù)計(jì)算得出。

圖1 散斑生成

激光散斑技術(shù)的應(yīng)用使以下監(jiān)測(cè)成為可能，首先，CCD相機(jī)可以每秒100張的速度拍攝血流的圖像，使用者能清楚看到血流實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化；其次，可以在平方毫米至15×15 cm間選擇進(jìn)行分析。使用設(shè)定焦距及每秒自動(dòng)背景補(bǔ)償能夠確保檢測(cè)精度，做到常規(guī)或高分辨率監(jiān)測(cè)。激光散斑血流監(jiān)測(cè)視頻系統(tǒng)使血流變化動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)成為可能［25］。

鑒于當(dāng)前微血管醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，國(guó)際上新一代設(shè)備采用了先進(jìn)的DSP技術(shù) (MoorLDLS、VMS等)，軟件支持將多臺(tái)主機(jī)組合為多通道系統(tǒng)，還有“記憶芯片”式探頭等功能，這些新技術(shù)模塊必將在微循環(huán)基礎(chǔ)與臨床及教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用［25］。

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