Significance: We demonstrate the potential of probing the sO2 change under blood flow in vivo using photoacoustic (PA) imaging and sheds light on the complex relationship between RBC aggregation and oxygen delivery. Aim: To conduct in vivo assessments of the sO2 in the radial artery of healthy volunteers and simultaneously probe the relation between the sO2 and hemodynamic behavior such as red blood cell (RBC) aggregation. Approach: The effects of PA-based measurements of blood hemodynamics were studied as a function of the subjects’ age (20s, 30s, and 40s). The pulsatile blood flow in the human radial artery of 12 healthy subjects was imaged in the 700 to 900 nm optical wavelength range using a linear array-based PA system. Results: The PA power when blood velocity is minimum (Pamax) was larger than the one attained at maximum blood velocity (Pamin), consistent with predictions based on the cyclical variation of RBC aggregation during pulsatile flow. The difference between Pamin and Pamax at 800 nm (ΔPa800) increased with age (1.7, 2.2, and 2.6 dB for age group of 20s, 30s, and 40s, respectively). The sO2 computed from Pamax was larger than the one from Pamin. Conclusions: The ΔPa800 increased with participant age. The ΔPa800 metric could be a surrogate of noninvasively monitoring the age-induced changes in RBC aggregation. The sO2 change during a cycle of pulsatile blood flow also increased with age, demonstrating that RBC aggregation can affect the sO2 change.

中文翻译：

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人体桡动脉氧饱和度变化的体内光声评估：与年龄相关的初步研究

意义：我们展示了使用光声 (PA) 成像探测体内血流下 sO2 变化的潜力，并阐明了 RBC 聚集和氧气输送之间的复杂关系。目的：对健康志愿者桡动脉中的sO2进行体内评估，同时探讨sO2与血流动力学行为（如红细胞（RBC）聚集）之间的关系。方法：根据受试者的年龄（20 多岁、30 多岁和 40 多岁）研究基于 PA 的血液动力学测量的影响。使用基于线性阵列的 PA 系统在 700 至 900 nm 光波长范围内对 12 名健康受试者的人桡动脉中的脉动血流进行成像。结果：血流速度最小 (Pamax) 时的 PA 功率大于最大血流速度 (Pamin) 时的 PA 功率，这与基于脉动流过程中 RBC 聚集周期性变化的预测一致。800 nm 处的 Pamin 和 Pamax 之间的差异 (ΔPa800) 随着年龄的增长而增加（20 多岁、30 多岁和 40 多岁的年龄组分别为 1.7、2.2 和 2.6 dB）。从 Pamax 计算的 sO2 大于从 Pamin 计算的 sO2。结论：ΔPa800 随着参与者年龄的增加而增加。ΔPa800 指标可以替代无创监测年龄引起的 RBC 聚集变化。脉动血流周期中 sO2 的变化也随着年龄的增长而增加，这表明红细胞聚集会影响 sO2 的变化。800 nm 处的 Pamin 和 Pamax 之间的差异 (ΔPa800) 随着年龄的增长而增加（20 多岁、30 多岁和 40 多岁的年龄组分别为 1.7、2.2 和 2.6 dB）。从 Pamax 计算的 sO2 大于从 Pamin 计算的 sO2。结论：ΔPa800 随着参与者年龄的增加而增加。ΔPa800 指标可以替代无创监测年龄引起的 RBC 聚集变化。脉动血流周期中 sO2 的变化也随着年龄的增长而增加，这表明红细胞聚集会影响 sO2 的变化。800 nm 处的 Pamin 和 Pamax 之间的差异 (ΔPa800) 随着年龄的增长而增加（20 多岁、30 多岁和 40 多岁的年龄组分别为 1.7、2.2 和 2.6 dB）。从 Pamax 计算的 sO2 大于从 Pamin 计算的 sO2。结论：ΔPa800 随着参与者年龄的增加而增加。ΔPa800 指标可以替代无创监测年龄引起的 RBC 聚集变化。脉动血流周期中 sO2 的变化也随着年龄的增长而增加，这表明红细胞聚集会影响 sO2 的变化。ΔPa800 指标可以替代无创监测年龄引起的 RBC 聚集变化。脉动血流周期中 sO2 的变化也随着年龄的增长而增加，这表明 RBC 聚集会影响 sO2 的变化。ΔPa800 指标可以替代无创监测年龄引起的 RBC 聚集变化。脉动血流周期中 sO2 的变化也随着年龄的增长而增加，这表明 RBC 聚集会影响 sO2 的变化。