血管类疾病包括心脑血管疾病与外周血管疾病,死亡率高并容易留下严重的后遗症。目前临床上常见的医学影像技术如磁共振成像,超声多普勒,X光和CT成像在对血管的检查及监测中都存在局限性。光声成像技术是一种结合了光学成像与超声成像的混合成像方式,既具备光学成像的高对比度和多光谱成像能力,又具备可与超声成像媲美的高分辨率。此外,光声成像的成本较低,并且能够对生物组织进行无损成像,近年来在基础生物学研究和临床应用研究中发挥着重要作用。本文将探索光声层析成像作为一种新型成像技术,在监测外周血管血流动力学变化及评估血管功能中的应用潜力。本文主要包含以下内容:1.介绍了光声成像的原理及光声层析成像系统。首先,我们解释了光与组织的作用,光吸收和光声效应的原理,阐述了图像重建算法及多波长方法,为本文的研究提供了理论基础。之后,我们对光声层析成像系统进行了详细介绍,包括激光器、光参量振荡器、数据采集系统、放大器、探头等硬件以及用于数据采集及图像重建的软件部分。2.探究光声层析成像对小血管成像及监测能力的动物实验。我们获得了小鼠脑部小血管的高分辨率光声图像,并监测了感兴趣区域内的血流变化。实验动物被分为三组,分别在合谷穴,中脘穴和非穴位处施加电刺激,每组样本量为8。对三组样本进行动态采集,得到动态成像及统计分析结果。通过动物实验,我们证明了系统在小血管成像及监测小血管血流变化中的能力,并确定了分析方法,为后续监测人体外周血管奠定了基础。3.探究光声层析成像技术对人体外周血管的成像及监测能力。首先,我们获得了人体手指的高分辨率冠状面图像。随后,我们利用超声成像对光声成像的结果进行了交叉验证,并通过多波长方法获得了人体手指血管的含氧及脱氧血红蛋白分布,进一步确定了静脉及动脉的位置。之后,我们引入压力阻断测试,利用压力袖带对手指外周血管造成血管阻断,观察了血管阻断前后手指外周血管的血流动力学变化,验证了光声成像在人体外周血管中的成像及监测能力。最后,我们招募了6名健康志愿者与3名糖尿病患者,分别对两组志愿者的手指血管进行成像,并监测其在血管阻断前后的血流动力学变化。比较糖尿病患者与健康志愿者在血管阻断及恢复过程中的动态成像结果及统计分析结果,我们发现糖尿病患者中存在血管功能下降的现象,证明了光声层析成像在评估外周血管功能及监测外周血管症状中的临床潜力。