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，簡稱LDF)是一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測組織內(nèi)微循環(huán)血流灌注并能夠連續(xù)監(jiān)測并反映微循環(huán)狀態(tài)的瞬間改變的醫(yī)用儀器，近十幾年來，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量動(dòng)物及人體組織的毛細(xì)血管血流量，測量毛細(xì)血管對冷、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模擬信號輸出或數(shù)字信號輸出連接到其他生理記錄裝置或計(jì)算機(jī)，通過工具軟件進(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，后者是測量某根血管的血流，而激光多普勒血流儀則是測量某個(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、組織血氧測定)，對于燒傷、皮瓣移植等研究也有著獨(dú)特的優(yōu)勢［1，3-5］。

翟啟輝、修瑞娟以易感型自發(fā)性高血壓大鼠(SHRSP)與京都種正常對照大鼠(WKY)為實(shí)驗(yàn)對象，用激光多普勒血流儀監(jiān)測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、柏樹令等用激光多普勒血流儀檢測升主動(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［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)用的測量方法，LDF能準(zhǔn)確、無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、高速、敏感、可重復(fù)、可以連續(xù)測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)測皮膚微循環(huán)對評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皮膚顏色的視覺變化反映出來，比如可通過視覺評估紅斑，也可以使用儀器來測量。激光多普勒血流儀(Laser doppler flowmeter，LDF)客觀測量皮膚血流變化的敏感度比肉眼測量要高［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)測新技術(shù)并與其他腦血流監(jiān)測法做了比較，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)是通過分析運(yùn)動(dòng)顆粒對相干激光的散射特性來獲得顆粒運(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對激光照射區(qū)域進(jìn)行連續(xù)拍照并通過激光散斑襯比分析對記錄數(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)償能夠確保檢測精度，做到常規(guī)或高分辨率監(jiān)測。激光散斑血流監(jiān)測視頻系統(tǒng)使血流變化動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測成為可能［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］。

［1］ Xiu RJ．Changes in nail-fold microcirculation and Aminesin diseases manifesting acute microcirculation Disturbances．Natl Med J China，1975，1(3)：216-244．

［2］ Xiu RJ，et al．Observations on the caliber Changes of microvessels in golden hamster by a CCTV system．Natl Med J China，1981，61(5)：270．

［3］ Xiu RJ，Intaglietta M．Extreme wave-like tissue perfusion due to vasomotion enhancement by specialized Chinese vasoactive drugs．Int J Microcirc Clin Exp，1984，3：511．

［4］ Xiu RJ．Vasomotion：the diagnostic use of the patterns of the microvascular svtivity．Prog Appl Microcirc，1983，3：131-140．

［5］ Xiu RJ．The correlation of microcirculatory dynamics and clinical symptoms of diseases of diseases．Prog Appl Microcire，1984：141．

［6］ 修瑞娟，針刺對微血管自律運(yùn)動(dòng)的影響．中華醫(yī)學(xué)雜志，1988，9：489-490．

［7］ 翟啟輝、修瑞娟SHRSP卒中的腦微循環(huán)障礙及其治療機(jī)理的初步探討．微循環(huán)學(xué)雜志，1992，2，3．

［8］ 柏樹令張凌志用激光多普勒血流儀檢測升主動(dòng)脈縮窄心衰大鼠的皮膚微循環(huán)．中國微循環(huán)，2000，01．

［9］ 楊華元，夏錦彬，顧訓(xùn)杰，封蘇宇 經(jīng)穴皮膚電阻動(dòng)態(tài)參數(shù)測定系統(tǒng)及應(yīng)用．北京生物醫(yī)學(xué)工程，1997，16(1)：41-50．

［10］ 李自雙，宋關(guān)斌，蔡紹皙，等．等智能化穴位電阻檢測儀的研制及實(shí)驗(yàn)研究北京生物醫(yī)學(xué)工程，1996，15(1)：27-30．

［11］ 仉紅剛等，以生物芯片進(jìn)行腫瘤微循環(huán)研究．知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展(上)，2001，09．

［12］ 吳國春，李文石．皮膚電阻測量X-Y指示器．哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2002，18(4)：24-27．

［13］ 程紹魯，等．443例人體經(jīng)穴皮膚電阻抗振蕩波動(dòng)現(xiàn)象觀察針刺研究，2000，25(2)：109-111．

［14］ 修瑞娟．微循環(huán)-微妙的生命泉源微循環(huán)學(xué)，1997，7(1)：1-3．

［15］ 李雅君，等．胃、十二指腸球部黏膜血流測定部位的研究．中華消化雜志，1999，2(20)．

［16］ 張陳，馬惠敏．運(yùn)用激光多普勒血流成像儀探討針灸作用原理的初步研究．中國針灸，2004，24(7)：499-502．

［17］ 吳勁松，陳銜城．激光多普勒血流測定法在局部腦血流量監(jiān)測中的應(yīng)用．國外醫(yī)學(xué)腦血管疾病分冊，1999，7(3)：162-164．

［18］ 尹則琳，等．視網(wǎng)膜斷層掃描儀和共焦激光多普勒血流儀在早期青光眼診斷中的應(yīng)用．中國中醫(yī)眼科雜志，2004，03．

［19］ 邵毅全，等．基于激光多普勒血流儀與靈敏電流計(jì)對人體皮膚穴位電位的觀察．激光雜志，2009，30(6)．

［20］ Krzysztof Cal，Advanced tools for in vivo skin analysis Intermational Joumal of Dematology，2010，49：492-499．

［21］ 楊盛家，等．應(yīng)用激光多普勒血流儀對大鼠后肢缺血模型血流動(dòng)力學(xué)的觀察．中國普外基礎(chǔ)與臨床雜志，2011，02．

［22］ 岳學(xué)狀等 皮膚微循環(huán)的測量．中華醫(yī)學(xué)美容雜志，2006，12(15)．

［23］ 周鋼，等．糖尿病性視網(wǎng)膜血管徑改變．中國實(shí)用眼科雜志，2005，03-10．

［24］ 苗鵬．高分辨率激光散斑血流成像技術(shù)及其應(yīng)用．上海交通大學(xué)博士論文，2011-10-01．

［25］ 《2013-2017年中國激光多普勒血流計(jì)行業(yè)研究咨詢報(bào)告》