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磁力攪拌器在鼠頸脊髓微血管的三維可視化的使

返回列表 來源:未知 發(fā)布日期:2019-09-10 09:51【
0 引言

完整的血管結(jié)構(gòu)是維持頸脊髓正常功能的重要基礎(chǔ), 頸脊髓損傷后伴隨的微血管損傷將導致神經(jīng)功能障礙的進 一步加重。鑒于頸脊髓損傷的病理過程與微血管結(jié)構(gòu)破 壞密切相關(guān),為了評估微血管在頸脊髓損傷過程中的參 與程度或衡量治療策略的效果,首先需要對正常頸脊髓微 血管結(jié)構(gòu)的空間分布進行良好的三維可視化和精確的量化 分析研究。



1 材料和方法

1.1 設(shè)計

三維可視化與量化分析實驗。

1.2 時間及地點


于2018年10至12月在南方醫(yī)科大學南 方醫(yī)院脊柱脊髓損傷研究實驗室完成。



1.3 材料

5只成年雄性Sprague-Dawleley大鼠,體質(zhì)量 280-320 g,均購于南方醫(yī)科大學實驗動物中心,許可證 號:NFYY-2016-119。所有動物操作程序均根據(jù)國家相關(guān) 實驗動物使用準則施行,并獲得南方醫(yī)科大學動物使用倫 理委員會的批準。

1.4 方法

1.4.1 灌注劑制備

將生理鹽水、硫酸鋇粉末(Sachtleben 公司,德國)、醫(yī)用明膠(Aladdin公司,中國)按照20∶5∶1 混合,置于37 ℃
磁力攪拌器GL-6250B(海門市其林貝爾)持續(xù)攪 拌,直到明膠完全溶解且混合液均勻混合,約為2 h。硫酸 鋇參數(shù)對比見表1。

1.4.2 血管灌注

采用的灌注材料和方法參考既往相關(guān) 報道。具體步驟如下:
①腹腔注射戊巴比妥鈉對大鼠 進行深度麻醉,采用胸腹切口立即暴露心臟、肝臟和腸道,將22號鈍性穿刺針經(jīng)心尖插入主動脈;
②肝素生理鹽水灌注 沖洗,直至循環(huán)血液被有效清除,血管內(nèi)流動液體清亮,肝 臟表面變?yōu)榘咨?br /> ③采用40 g/L多聚甲醛對大鼠進行灌洗固 定,直至身體及尾巴的明顯硬化;
④注射灌注劑混合液, 直 到肝小葉和腸壁血管完全呈白色。(所有灌注溶液、肝素化 鹽水、甲醛和硫酸鋇均預(yù)熱至37 ℃,灌注過程中采用恒壓 灌注);
⑤然后取出鈍性穿刺針,將主動脈結(jié)扎,防止灌注 液滲漏,將灌注后的大鼠置于在4 ℃過夜;⑥行頸后正中切 口,逐層分離,顯露頸椎,咬除椎板,切取C3-C7節(jié)段脊髓 組織。取材操作在顯微鏡下進行,避免損傷脊髓結(jié)構(gòu)。



1.4.3 三維可視化與量化分析


將頸脊髓組織置于 micro-CT中(μCT 80,Scanco公司,AG,瑞士),掃描層 厚為10 μm,參數(shù)設(shè)定為55 kV,145 μA,300 ms。脊髓 組織掃描后定義圍繞脊髓外緣為脊髓輪廓,通過調(diào)節(jié)灰度 閾值聯(lián)合三維高斯噪聲濾波器,將灌注微血管結(jié)構(gòu)與脊髓 組織分離,采用距離變換法計算血管直徑,將不同直徑血 管賦以相應(yīng)偽彩。對相應(yīng)節(jié)段頸脊髓微血管進行量化分析, 分析指標包括:血管體積與組織體積比值、血管表面積與 組織體積比值、血管數(shù)目、血管直徑、血管分離度、連接 密度、結(jié)構(gòu)模型指數(shù)以及不同直徑微血管的數(shù)量、百分比 及體積。

1.5 主要觀察指標

利用硫酸鋇灌注聯(lián)合micro-CT掃描 對正常大鼠頸脊髓微血管進行三維可視化和量化分析。



2 結(jié)果

三維可視化是描繪和 理解模型的一種手段,是數(shù)據(jù)體的一種表征形式,以大量 數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),檢查研究對象的連續(xù)性,發(fā)現(xiàn)并提出異常, 為分析、理解及重復(fù)數(shù)據(jù)提供依據(jù)。頸脊髓組織完成 micro-CT掃描后,依據(jù)脊髓的外緣輪廓定義脊髓結(jié)構(gòu),所 得到的圖像通過調(diào)節(jié)灰度閾值聯(lián)合三維高斯噪聲濾波器, 將灌注微血管結(jié)構(gòu)從脊髓組織體積中分割出來,獲得頸脊 髓微血管三維重建圖像,可以清晰顯示頸脊髓的前、后動 脈,以及分支動脈。采用距離變換法計算血管直徑,將不同直徑血管賦以 相應(yīng)色彩,實現(xiàn)頸脊髓微血管三維結(jié)構(gòu)的彩色可視化,見 圖3。通過量化分析微血管指數(shù),結(jié)果顯示,血管體積與組 織體積比值為0.022±0.002、血管表面積與組織體積比值為 (52.370±6.271) mm-1、血管數(shù)目為(0.604±0.076) mm-1、 血管直徑為(0.040±0.005) μm、血管分離度為(1.762± 0.255) μm、連接密度為(2.661±0.757) mm-3、結(jié)構(gòu)模型指 數(shù)為4.400±0.129。



3 討論

保持完整的微血管結(jié)構(gòu)是維持頸脊髓正常功能的重要 基礎(chǔ)的關(guān)鍵基礎(chǔ),在急性脊髓損傷后,脊髓組織切片染色 表現(xiàn)為損傷區(qū)域的基本結(jié)構(gòu)殘存,而微血管系統(tǒng)出現(xiàn)中斷、 移位、扭曲,組織學切片染色是檢測脊髓微血管變化的 重要方法,但存在顯著的不足:組織冰凍切片及染色過程 通常耗時較多;該方法破壞了脊髓標本的三維結(jié)構(gòu)完整 性,只能提供血管系統(tǒng)的二維圖像,無法實現(xiàn)脊柱微血管 網(wǎng)絡(luò)的三維成像和精確定量分析。目前脊髓微血管的 三維可視化已成為一個極具吸引力的研究領(lǐng)域。在成像 研究中,造影劑灌注通常用于顯示血管網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)。 用于micro-CT成像的血管造影劑必須具有較低的黏度,并 具有較高分子質(zhì)量,以便能夠?qū)⑻畛鋵Ρ葎┑奈⒀芘c周 圍的軟組織區(qū)分開。許多材料可用做對比劑,例如 碘、液態(tài)油脂、樹脂、金納米顆粒和3種最常用的鉛氧化物、 硫酸鋇和microfil。此次研究通過硫酸鋇灌注聯(lián)合 micro-CT掃描,實現(xiàn)了對大鼠正常頸脊髓微血管結(jié)構(gòu)良好 的三維可視化和精確的量化分析研究。






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