鲜红斑痣(port wine stains, PWS)是最常见的先天性皮肤微血管病变之一，PWS的病因是皮肤真皮层由浅至深的毛细血管畸形扩张。通常表现为面颈部粉色、红色和紫色斑片，随着年龄的增加，其逐渐加深和增厚，严重影响患者的生活质量。血管靶向光动力疗法 (vascular targeted photodynamic therapy, V-PDT) 可以选择性破坏病变血管，是目前国内治疗PWS的首选方法。V-PDT疗效与PWS病灶结构密切相关。PWS的病灶结构可通过活检或者无创光学诊断设备获取，主要包括表皮层黑色素含量、皮肤厚度及血管管径、深度和形态等。总结了目前常用的无创在体光学成像技术在PWS诊疗中的应用现状及PWS病灶结构特点对V-PDT疗效的影响，旨在为V-PDT精准及个性化治疗PWS提供参考。

目前，辅助激光临床治疗鲜红斑痣所使用的R134a制冷剂喷雾冷却冷量不足，导致表皮黑色素含量高的患者的治疗效果较差。R404A以其更强的冷却能力具有取代R134a的潜力。本文通过实验定量研究了喷雾距离和时间对R404A喷雾冷却类皮肤表面动态传热的影响，并分析了不同工况下传热规律的相似性。结果表明：增加喷雾时间，可以延长对表皮的冷却保护时间；喷雾距离对表面温度的影响取决于时间尺度，短时间喷雾(20 ms)下，表面最低温度T_min随着喷雾距离的增大而升高，而长时间喷雾下(100 ms)，表面最低温度T_min在喷雾距离为30 mm时达到最小值；表面的最大热流密度q_max和最大换热系数h_max随喷雾距离增大而单调递减，与喷雾时长无关。通过理论分析提出了无量纲热流密度随无量纲时间变化的关系式。本研究结果对R404A喷雾冷却未来的临床应用具有重要的指导意义。

研究鲜红斑痣(PWS)组织结构和光学特性在光动力治疗(PDT)前后的变化有利于客观评价疗效及指导后续治疗。通过分析光学相干层析术(OCT)采集的光学相干信号在PWS 不同组织结构中的特征，得到治疗前后PWS 的表皮层厚度以及扩张血管的管径和深度；基于扩展的Huygens-Fresnel 原理与最小二乘法对PWS 的OCT 纵向信号进行拟合，获取治疗前后组织的散射特性参数。分析上述参数在28 例PWS 患者PDT 治疗前后的变化。治疗后表皮层厚度及各层散射系数无明显改变(p>0.05)，扩张血管的平均管径减小，扩张血管的平均深度增加(p<0.05)。本研究实现了OCT 对PWS结构参数和光学参数的在体无创测量。研究结果表明将PWS各参数在PDT 治疗前后的变化作为评价治疗效果和调整治疗方案的参考依据具有一定的可行性。

扩张血管的直径和深度是鲜红斑痣(PWS)扩张血管的两个关键参数。最近，光学相干层析(OCT)已被用于PWS的临床检测和参数提取。然而，信号在深度上的衰减和散斑噪声是分辨OCT图像中PWS病变结构信息的两个主要制约因素。为了优化临床OCT样机获得的图像，提出了相应的OCT信号增强降斑算法。该算法基于动态规划分割PWS表皮层，并以边界曲线为基准，对真皮深层细节信息进行衰减补偿。对于增强后的信号，基于OCT散斑噪声的光学统计特性(瑞利分布)，建立了一个新的正则化变分模型以消除相应的乘性噪声。实验结果表明，所提出的算法能够较好地恢复OCT图像中PWS扩张血管结构的边缘信息，有利于精确分割并提取相应的关键参数。

根据鲜红斑痣的病理特点, 建立分层模型中包含分立血管的皮肤模型, 以血管为主要研究对象, 用蒙特卡罗的模拟方法模拟在强脉冲光系统治疗鲜红斑痣中, 血管中光能量密度的分布规律。结果显示与单波长激光相比, 强脉冲光照射下血管中光能量的分布更加均匀, 在光束传输方向上能量梯度更平坦; 且血管中能量极大值更小。

尝试利用漫反射光谱和荧光光谱检测鲜红斑痣皮肤在光动力治疗中的变化特点， 用于分析治疗中组织光学特性的变化， 指导光剂量的制定。 在光动力治疗中， 采用微型光纤光谱仪监测PWS皮肤的漫反射光谱和荧光光谱， 结合PWS结构特点以及皮肤中主要吸光基团的吸收光谱， 分析术中、 术后相关组织成分变化及对应的光学特性变化。 PDT治疗中PWS皮肤的反射光谱的变化主要是血红蛋白和黑色素吸收波段的反射率增加或降低； 部分患者伴有反射光谱形态的变化， 主要是两种血红蛋白吸收光谱差异明显的波段。 PWS组织的荧光光谱也反映了组织中血液含量的信息。 漫反射光谱监测可反映组织中血液含量、 血氧含量、 黑色素含量变化引起的组织光学特性变化， 进一步进行深入研究可提供PDT中组织光学特性动态变化的信息。

尝试利用漫反射光谱检测鲜红斑痣皮肤的氧含量, 并用于监测光动力治疗中鲜红斑痣皮肤氧含量的变化. 采用Ocean Optics公司生产的USB2000微型光纤光谱仪采集PWS皮肤的漫反射光谱, 根据氧合血红蛋白与还原血红蛋白(皮肤中两种主要的吸光基团)吸收光谱的差异, 分析病变皮肤氧含量及治疗中氧含量的变化趋势. 对14例PWS患者进行治疗中皮肤漫反射光谱的监测. 结果显示, 治疗前不同类型PWS皮肤氧含量不同, 光动力治疗中大部分P4、 P5型PWS皮肤氧含量没有显著降低, P6型PWS皮肤氧含量降低明显. 表明现有的漫反射光谱法可定性监测PWS皮肤氧含量的变化趋势. 通过进一步提高仪器的灵敏度并建立相应的光谱分析方法, 有望更准确地测量PWS皮肤中的氧含量变化.

光学相干层析术(optical coherence tomography, 简称OCT)具有非侵入性, 高分辨及高速成像的优点, 特别适合于生物医学领域. 但由于大部分生物组织具高散射系数, 通常仅能对表层组织下数毫米深度内进行成像. 穿透深度不足限制了OCT在皮肤科等领域应用. 作为常见多发病的鲜红斑痣具有病变组织浅, 血管增生明显等特点, 所以OCT非常适于鲜红斑痣的检测. 通过选择皮肤穿透性好的中心波长为1310nm超辐射二极管, 合理优化样品臂和参考臂光强比例及偏振控制, 实现了对鲜红斑痣在体成像研究, 采集了清晰的OCT图像, 得到其关键特征参数, 如表皮层厚度, 血管直径等, 对鲜红斑痣的诊断及制定合理治疗方案具有重要意义.

在分析鲜红斑痣病理的基础上，根据病变程度改变真皮上层血液层的厚度，并建立相应的光学模型，确定其组织光学参数.通过Monte Carlo模拟，得出：鲜红斑痣皮肤反射光谱与荧光光谱均可反映鲜红斑痣皮肤病变程度，特别是血管直径的变化；当血管直径增大时，鲜红斑痣皮肤反射光谱反射率与荧光光谱强度均明显下降.研究表明反射光谱和荧光光谱可能应用于判断或分析鲜红斑痣皮肤的病变程度，从而为鲜红斑痣的临床治疗方案及治疗效果提供参考.

制冷剂低温喷雾冷却是激光治疗葡萄酒色斑的主要辅助手段,可以有效保护表皮不受热损伤。目前采用的R134a制冷剂不易抵消深色人种皮肤的黑色素对激光能量的大量吸收,采用沸点更低的R404a制冷剂可以更好保护黄色与黑色人种的皮肤。针对单个液滴建立了蒸发过程的理论模型,水滴蒸发实验的预测结果与实验结果非常吻合,验证了模型的有效性。利用该模型比较了R404a液滴与R134a液滴的蒸发冷却效果,发现R404a液滴可以达到更低的温度。分析了不同初始直径和环境蒸气质量分数对R404a液滴蒸发特性的影响,所得结果对于黄色和黑色人种激光手术治疗鲜红斑痣的制冷剂喷雾手术有参考价值。