基于OCT的人工皮肤多维度检测方法研究.pdfVIP

摘要

优质的人工皮肤在生物技术和生物医学研究中具有广泛的应用，而人工皮肤的实

时、无损的质量检测具有重要的意义，它是人工皮肤规模化制备中需解决的关键问题

之一。光学相干层析（OpticalCoherenceTomography，OCT）技术可以对生物组织内

部进行实时、无侵入的三维成像，十分适合于人工皮肤的质量检测。本研究通过OCT

技术对人工皮肤的组织形态维度和生物活性两个维度的参数进行了定量研究，主要研

究内容及创新点如下：

1、本文提出基于OCT信号强度特征实现人工皮肤多维度参数进行定量分析的方

法。使用人工皮肤界面点自适应提取算法检测组织形态维度中的厚度与粗糙度参数；

使用单次散射模型的深度分辨算法计算表征生物活性维度的OCT衰减系数。

2、通过实验验证了厚度、粗糙度、衰减系数测量方法的准确性。通过将算法计

算的结果与HE染色切片的结果进行对比，验证了人工皮肤界面点自适应提取算法

计算厚度的准确性；通过将本文算法与基于图像的算法对粗糙度标准样板进行测量结

果比对，验证了本文算法对粗糙度值量化的准确性；通过将人工皮肤基于单次散射模

型计算出的衰减系数与MTT实验结果进行比对，验证了两者具有较高的正相关性。

3、采用OCT系统对气液培养周期中的人工皮肤进行检测，分析了多维度参数在

培养周期内各参数的变化趋势。从人工皮肤的厚度分布图和表面粗糙等高线图能够直

观的显示人工皮肤组织形态的培养状态，而衰减系数值的等高线图可直观显示人工皮

肤细胞活性的分布状态。

4、统计分析了三个不同时间培养批次的人工皮肤的参数变化趋势。由多维度参

数进行定量分析结果可知，在气液培养过程中人工皮肤厚度、衰减系数呈现不断增长

的趋势；表面粗糙度同皮肤角质化趋势相同呈现先减后增的趋势；并对皮肤样本的培

养过程进行组织形态维度的监测反馈，为培养人工皮肤提供指导反馈。

基于OCT强度信号的方法能够准确量化人工皮肤培养过程中的多维度参数的变

化趋势，为人工皮肤制备提供了一种准确的检测方法，而准确量化的多维度参数也全

面展示了人工皮肤在组织形态维度和生物活性维度的变化趋势和规律。

关键词：光学相干层析成像，人工皮肤，厚度，粗糙度，衰减系数

ABSTRACT

High-qualityartificialskinhasawiderangeofapplicationsinbiotechnologyand

biomedicalresearch,andthereal-time,non-destructivequalityinspectionofartificialskin

isofgreatsignificance.Itisoneofthekeyproblemsthatneedtobesolvedinthemass

preparationofartificialskin.Opticalcoherencetomography(OCT)technologycanperform

real-time,non-invasivethree-dimensionalimaginginsidebiologicaltissues,whichisvery

suitableforqualityinspectionofartificialskin.ThisstudyusesOCTtechnologyto

quantitativelystudytheparametersofthetwodimensionsofartificialskinsmorphological

dimensionandbiologicalactivity.Themainresearchcontentsandinnovationsareas

follows:

1.Weproposeamethodforquantitativeanalysisofmulti-dimensionalparametersof

artificialskinbasedonOCTsignalintens