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不同的光透明剂对在体人皮肤组织光学透明的反射光谱研究

不同的光透明剂对在体人皮肤组织光学透明的反射光谱研究
【摘要】: 

研究了经三种不同类型的透明剂处理后的在体人皮组织在波长为400~1 000nm范围内随时间变化反射光谱特性的变化及各组于580nm处分别在0~60min时间段各组反射光谱的改变程度,实验采用USB-4000光纤光谱仪分别获取经丙三醇、葡萄糖及丙二醇处理在体人皮肤组织前后的在0,10,20,30,40,50和60min的平均漫反射光谱、实验结果表明:分别经三种不同类型透明处理后的皮肤组织的平均反射光强度都呈现出明显的减弱,但是随着各自作用于皮肤组织时间的增长,所导致的相对反射率减少量逐渐增大,经40%甘油作用于皮肤组织后在10,20,30,40,50和60min处的相对反射率的减少分别为5%,7%,9%,10%,11%和12%,经40%葡萄糖作用于皮肤组织后在10,20,30,40,50和60min处的相对反射率的减少分别为9%,13%,16%,19%,21%和22%,而40%丙二醇作用于皮肤组织后在10,20,30,40,50和60min处的相对反射率的减少分别为14%,22%,29%,32%,34%和35%,可见,这三种不同类型的透明剂都能够显著增强光在皮肤组织中的穿透能力,在0~60min的时间内各组得光透明时间进程也有所不同,在同体积分数下,光学透明效果差异显著地由高到低依次为40%丙二醇,40%葡萄糖,40%甘 油。

中图分类号: 
R318.5
文献标识码: 
A
文章编号: 
DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2011)02-0302-06

近年来,随着光学诊断技术的发展和医疗无损伤治疗的需要,光学成像和激光治疗等光子技术的应用已经发展成为生物和医学研究重要热点之一,然而,生物组织所具有的混浊特性限制了光在组织中的穿透深度,使得多种光学诊断技术仅能用于浅表组织的检测[1-5],为了提高光子技术在生物组织的成像中的深度,目前采用的物理方法主要有电穿孔法?超声波和离子电渗[6-10]等,另一种化学方法,通过在研究生物组织上施加光透明剂,来减弱生物组织的高散射特性。在1997年,Tuchin等[11]倡导的光折射率匹配技术是一个可以降低散射物理系统混浊的有效方法,通过在生物组织中施加高折射率的光透明剂来实现组织固体成分与胞内外间液的折射率匹配,从而降低生物组织对光散射作用的生物组织光透明技术(tissue optical clearing technique)[12-17],此技术为光子医学诊断与治疗的临床应用带来了新契机,其中对体表皮肤的光透明应用研究更成为重点。目前,用于研究皮肤组织光学特性的高折射率光透明剂在类型上主要有甘油、葡萄糖、二甲基碸(DMSO)、丙二醇、乙醇和月桂氮卓酮等,因此类光透明剂具有用量少、毒性低以及对皮肤组织造成的刺激性弱,在研究生物组织光透明特性中被广泛采用[18,19]。目前国内外从事生物组织光透明技术研究成果有:徐向群等[20]研究了近红外反射光谱研究光透明剂对胃组织光学透明的影响,实验发现生物组织光透明进程的快慢和效果与光透明剂渗透所导致的组织失水速率和程度成正比;Zhu等[21]在研究了不同浓度甘油与葡萄糖对鸡胚尿囊膜血管的短期与长期影响后,发现高浓度的试剂均会对血管形态结构和功能产生严重的不可逆损伤,甚至影响到鸡胚尿囊膜血管的发育,但随着浓度的降低,这种影响会减弱;岑建等[22]研究了渗透剂甘油对小鼠皮肤光学特性影响,发现在甘油作用下,随着时间的延长,小鼠皮肤的约化散射系数发生明显的减小,吸收系数略有增加,并最终导致了有效衰减系数的减小,但当作用时间超过25min后,样品的光学特性参量会趋于恒定;Vargas等[23]研究了葡萄糖和甘油溶液能够显著增加皮肤组织的半透明性;Bashkatov等[24]采用了葡萄糖和甘露醇两种透明剂对离体人骨膜的光学透明特性进行研究,结果发现在施加两种透明剂后,骨膜组织透明度都明显增强,同时也增加了光在组织中的透射深度。但绝大多数都是针对离体组织或模拟动物组织等进行实验研究,而对在体人类皮肤组织的相对较少。同时在实际的实验研究过程中,即使相同的浓度条件下,对相同的组织,所选择的光透明剂的类型、浓度、剂量的不同以及与目标组织相互作用时间的长短等不同,所产生的光透明效果也有很大的不同,渗透的速度也差异显著[25-28]。因此,更进一步的研究不同类型的光透明剂对在体生物皮肤组织渗透能力大小,以及透明剂的类型优化选择对生物学和医学上的应用都是十分重要的,这不仅为研究光透明机理提供部分实验数据,而且还能优化在实际医学临床运用中,针对不同的目标组织做出合适而有效的光透明剂选择。

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