一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法技术

本发明专利技术公开了一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法，属于酸碱失衡检测的领域，包括：S1：建立实验动物的乳酸中毒模型；所述乳酸中毒模型包括：对围手术期中的实验动物输注入不同浓度的乳酸溶液；S2：对乳酸中毒模型中的实验动物进行血气分析；其中，在静脉泵送乳酸溶液后对实验动物进行动脉穿刺，进行血气分析以测量实验动物的酸碱异常；S3：使用光声显微镜监测实验动物的颅内血管；S4：对光声图像进行过滤和二值化，并且对血管直径、血管长度和血管密度进行自动定量分析，监测pH的动态变化，得到颅内血管直径变化与pH变化的关系。本发明专利技术能够实现酸中毒、碱中毒以及大脑功能代谢的非侵入式活体、实时监测。实时监测。实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法


[0001]本专利技术是关于酸碱失衡检测的
，特别是关于一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法。

技术介绍

[0002]手术应激源与全身并发症的重大风险有关，因为它可能包括广泛的内分泌、血液学和免疫学影响。在麻醉中仔细进行围手术期管理和监测至关重要。众所周知，血液乳酸升高是预后不良的预测因素之一。高乳酸血症通常与组织灌注不足有关。然而，其他研究显示，在脓毒症和脓毒性休克患者中，增加全身或局部供氧并不能阻止线粒体功能障碍引起的血液乳酸浓度升高。慢性疾病患者(例如糖尿病和慢性肾功能衰竭)在外科手术过程中出现酸碱异常的风险增加。
[0003]在重症监护病房中，乳酸性酸中毒是酸血症的常见病因，常伴有血流动力学或呼吸功能受损。动脉穿刺常规用于血气分析。然而，经常报告技术困难，这大大增加了医疗工作量。长期重复穿刺可能影响桡动脉通畅性。在对于穿刺困难的急危重症患者，因为技术问题的滞后性，常常会延误最佳治疗时间，这对于病人来说是非常危险的因素。
[0004]综上所述，现有的监测体内pH的动态变化的方法具有以下缺点：
[0005]1.目前血气动脉穿刺技术困难，长期重复穿刺可能影响桡动脉通畅性。在对于穿刺困难的急危重症患者，因为技术问题的滞后性，常常会延误最佳治疗时间。
[0006]2.动脉血气分析的难度大，成本高，时间长。
[0007]因此急需开发一种实时非侵入性的方法来监测体内pH的动态变化，以定量评估在围手术期急危重症病人的酸碱平衡稳态。
>[0008]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法，提出基于分子影像学方法，实现酸中毒、碱中毒以及大脑功能代谢的非侵入式活体、实时监测，提升现有检测灵敏度，降低检测成本和时间。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法，包括：
[0011]S1：建立实验动物的乳酸中毒模型；所述乳酸中毒模型包括：对围手术期中的实验动物输注入不同浓度的乳酸溶液；
[0012]S2：对乳酸中毒模型中的实验动物进行血气分析；其中，在静脉泵送乳酸溶液后对实验动物进行动脉穿刺，进行血气分析以测量实验动物的酸碱异常；
[0013]S3：使用光声显微镜监测实验动物的颅内血管；其中，在围手术期护理期间对小鼠血管进行全面和定量表征，得到脑脉管系统的光声图像；
[0014]S4：对光声图像进行过滤和二值化，并且对血管直径、血管长度和血管密度进行自动定量分析，监测pH的动态变化，得到颅内血管直径变化与pH变化的关系。
[0015]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S1包括：
[0016]S101：将L
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(+)
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乳酸用生理盐水溶解，分别得到乳酸浓度为1％、3％、4％和5％的溶液；
[0017]S102：将留置针植入实验动物的尾静脉，将实验动物的腹膜内用20％氨基甲酸酯溶液处理，用来模拟手术期间的麻醉状态，并进行围手术期护理；在围手术期护理期间进行乳酸输注，建立不同pH值的围手术期代谢性酸中毒模型，并且监测心电图和氧饱和度。
[0018]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S2包括：抽取新鲜动脉血进行动脉血气分析；抽取新鲜动脉血的时间选择为：注射乳酸前、注射乳酸后30分钟、60分钟和90分钟这四个时间点。
[0019]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S3中，需要对实验动物进行手术来使用光声显微镜监测实验动物的颅内血管，所述手术为：将麻醉的实验动物放置在头枕平台上，用剪刀打开其头皮以暴露头骨。
[0020]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S3中，所述对实验动物血管进行全面和定量表征的具体过程如下：将扫描区域放置在PAM系统下方的实验动物的头部，并通过波长为532nm和559nm的激光对实验动物的脑脉管系统进行成像。
[0021]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S4中，采用高斯滤波增强具有线性结构的二维血管，并利用阈值方法将信号与背景分离。
[0022]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S4中，所述血管长度的计算方法如下：通过血管边缘获得骨架，计算骨架长度；在血管骨架的每个点上使用8个相邻的像素场作为目标来计算长度，该长度除以2为血管长度。
[0023]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S4中，所述血管密度的计算方法如下：将信号像素除以二进制图像中的总像素，计算得到血管长度。
[0024]与现有技术相比，根据本专利技术的一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法，具有以下优点：
[0025]1.通过实时非侵入的方法，预测体内pH，提升检测特异度和灵敏性。
[0026]2.持续监测围手术期中枢神经系统代谢微环境，同时辅助利用功能成像和算法分析技术，为临床治疗全身性酸碱失调，围术期脑保护，以及进一步开发临床手术中实时检测酸碱平衡方法提供理论依据。
附图说明
[0027]图1是根据本专利技术一实施方式的一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法的流程图。
[0028]图2是根据本专利技术一实施方式的光声显微镜实时监测乳酸中毒前后颅内血管结构功能动态变化的示意图。
[0029]图3是根据本专利技术一实施方式的定量光声成像结果显示血管长度的示意图。
[0030]图4是根据本专利技术一实施方式的定量光声成像结果显示直径动态变化的示意图。
[0031]图5是根据本专利技术一实施方式的pH变化率与直径变化率之间关系的示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0033]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0034]如图1至图3所示，根据本专利技术优选实施方式的一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法，包括以下步骤：
[0035]S1：建立实验动物的乳酸中毒模型。其具体包括：对围手术期中的实验动物输注入不同浓度的乳酸溶液。其中，实验动物优选为小鼠。
[0036]本步骤S1具体包括以下步骤：
[0037]S101：将L
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乳酸用生理盐水溶解，稀释为质量分数1％、3％、4％和5％的溶液。
[0038]S102：将留置针植入实验动物的尾静脉，将实验动物的腹膜内用20％氨基甲酸酯溶液(0.5mg/g)处理，用来模拟手术期间的麻醉状态，并进行围手术期护理。在围手术期护理期间进行乳酸输注，建立不同pH值的围手术期代谢性酸中毒模型，并且通过心电监护仪监测心电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法，其特征在于，包括：S1：建立实验动物的乳酸中毒模型；所述乳酸中毒模型包括：对围手术期中的实验动物输注入不同浓度的乳酸溶液；S2：对乳酸中毒模型中的实验动物进行血气分析；其中，在静脉泵送乳酸溶液后对实验动物进行动脉穿刺，进行血气分析以测量实验动物的酸碱异常；S3：使用光声显微镜监测实验动物的颅内血管；其中，在围手术期护理期间对小鼠血管进行全面和定量表征，得到脑脉管系统的光声图像；S4：对光声图像进行过滤和二值化，并且对血管直径、血管长度和血管密度进行自动定量分析，监测pH的动态变化，得到颅内血管直径变化与pH变化的关系。2.如权利要求1所述的光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S101：将L
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乳酸用生理盐水溶解，分别得到乳酸浓度为1％、3％、4％和5％的溶液；S102：将留置针植入实验动物的尾静脉，将实验动物的腹膜内用20％氨基甲酸酯溶液处理，用来模拟手术期间的麻醉状态，并进行围手术期护理；在围手术期护理期间进行乳酸输注，建立不同pH值的围手术期代谢性酸中毒模型，并且监测心电图和氧饱和度。3.如权利要求1所述的光声成像监测酸碱失衡模型的建立方法，其特征在于，所述步骤S2包括：抽取新鲜动脉血进行动脉血气...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂立铭，朱博文，黄国家，张加强，李宏辉，
申请(专利权)人：广东省人民医院，
类型：发明
国别省市：