用于光学血液动力学成像的动态风自调:从低频血液动力学振荡量化微循环,氧气扩散和血管自调
Yansen Hu1, Yang Zheng2,3, Kangyuan Yu4
1Institute of Lasers and Biomedical Photonics, Biomedical Engineering College, Wenzhou Medical University, Wenzhou, Zhejiang 325035, China.
Biomedical optics express
|February 16, 2026
概括
我们开发了一种新的动态风自调节模型,以非侵入性地测量微循环和氧气扩散率. 这种方法量化脑血管自调节,有助于早期发现脑血管和心血管健康问题.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 生理学 生理学 生理学
背景情况:
- 基于血液动力学的神经影像对功能性大脑研究至关重要.
- 连贯血液动力学光谱学 (CHS) 使用基于光的血液动力学振荡量化大脑微循环和血管自我调节.
- 现有的方法需要进一步改进,以进行全面的自我监管评估.
研究的目的:
- 介绍一个动态的Windkessel自我调节模型,用于对微循环,氧气扩散和血管自我调节的非侵入性量化.
- 纳入动脉血管运动对血压变化的反应.
- 使用无维自调节增益指数 (n) 来量化自调节能力.
主要方法:
- 开发了分析低频振荡 (LFO) 的动态Windkessel自我调节模型.
- 将模型集成到WK-PIPE CHS中,用于光学血液动力学成像.
- 在五名健康人体上使用可见结构光在节奏呼吸下验证了模型.
主要成果:
- 该模型准确地复制了微循环和动脉血液流量/体积LFO反应.
- 成功量化了局部组织氧气扩散率 (α=0.179 ± 0.049 s-1).
- 定量化血管自调节 (n = 4.68 ± 0.59),较低的"n"表示自身调节受损.
结论:
- 动态风自调节为评估血管自调节提供了一个机制框架.
- 提供了监测脑血管和心血管健康的潜力.
- 通过光学血液动力学成像,可以早期检测大脑血管和心血管功能障碍.
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