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磁力搅拌器在鼠颈脊髓微血管的三维可视化的使

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-09-10 09:51【
0 引言

完整的血管结构是维持颈脊髓正常功能的重要基础, 颈脊髓损伤后伴随的微血管损伤将导致神经功能障碍的进 一步加重。鉴于颈脊髓损伤的病理过程与微血管结构破 坏密切相关,为了评估微血管在颈脊髓损伤过程中的参 与程度或衡量治疗策略的效果,首先需要对正常颈脊髓微 血管结构的空间分布进行良好的三维可视化和精确的量化 分析研究。



1 材料和方法

1.1 设计

三维可视化与量化分析实验。

1.2 时间及地点


于2018年10至12月在南方医科大学南 方医院脊柱脊髓损伤研究实验室完成。



1.3 材料

5只成年雄性Sprague-Dawleley大鼠,体质量 280-320 g,均购于南方医科大学实验动物中心,许可证 号:NFYY-2016-119。所有动物操作程序均根据国家相关 实验动物使用准则施行,并获得南方医科大学动物使用伦 理委员会的批准。

1.4 方法

1.4.1 灌注剂制备

将生理盐水、硫酸钡粉末(Sachtleben 公司,德国)、医用明胶(Aladdin公司,中国)按照20∶5∶1 混合,置于37 ℃
磁力搅拌器GL-6250B(海门市其林贝尔)持续搅 拌,直到明胶完全溶解且混合液均匀混合,约为2 h。硫酸 钡参数对比见表1。

1.4.2 血管灌注

采用的灌注材料和方法参考既往相关 报道。具体步骤如下:
①腹腔注射戊巴比妥钠对大鼠 进行深度麻醉,采用胸腹切口立即暴露心脏、肝脏和肠道,将22号钝性穿刺针经心尖插入主动脉;
②肝素生理盐水灌注 冲洗,直至循环血液被有效清除,血管内流动液体清亮,肝 脏表面变为白色;
③采用40 g/L多聚甲醛对大鼠进行灌洗固 定,直至身体及尾巴的明显硬化;
④注射灌注剂混合液, 直 到肝小叶和肠壁血管完全呈白色。(所有灌注溶液、肝素化 盐水、甲醛和硫酸钡均预热至37 ℃,灌注过程中采用恒压 灌注);
⑤然后取出钝性穿刺针,将主动脉结扎,防止灌注 液渗漏,将灌注后的大鼠置于在4 ℃过夜;⑥行颈后正中切 口,逐层分离,显露颈椎,咬除椎板,切取C3-C7节段脊髓 组织。取材操作在显微镜下进行,避免损伤脊髓结构。



1.4.3 三维可视化与量化分析


将颈脊髓组织置于 micro-CT中(μCT 80,Scanco公司,AG,瑞士),扫描层 厚为10 μm,参数设定为55 kV,145 μA,300 ms。脊髓 组织扫描后定义围绕脊髓外缘为脊髓轮廓,通过调节灰度 阈值联合三维高斯噪声滤波器,将灌注微血管结构与脊髓 组织分离,采用距离变换法计算血管直径,将不同直径血 管赋以相应伪彩。对相应节段颈脊髓微血管进行量化分析, 分析指标包括:血管体积与组织体积比值、血管表面积与 组织体积比值、血管数目、血管直径、血管分离度、连接 密度、结构模型指数以及不同直径微血管的数量、百分比 及体积。

1.5 主要观察指标

利用硫酸钡灌注联合micro-CT扫描 对正常大鼠颈脊髓微血管进行三维可视化和量化分析。



2 结果

三维可视化是描绘和 理解模型的一种手段,是数据体的一种表征形式,以大量 数据为基础,检查研究对象的连续性,发现并提出异常, 为分析、理解及重复数据提供依据。颈脊髓组织完成 micro-CT扫描后,依据脊髓的外缘轮廓定义脊髓结构,所 得到的图像通过调节灰度阈值联合三维高斯噪声滤波器, 将灌注微血管结构从脊髓组织体积中分割出来,获得颈脊 髓微血管三维重建图像,可以清晰显示颈脊髓的前、后动 脉,以及分支动脉。采用距离变换法计算血管直径,将不同直径血管赋以 相应色彩,实现颈脊髓微血管三维结构的彩色可视化,见 图3。通过量化分析微血管指数,结果显示,血管体积与组 织体积比值为0.022±0.002、血管表面积与组织体积比值为 (52.370±6.271) mm-1、血管数目为(0.604±0.076) mm-1、 血管直径为(0.040±0.005) μm、血管分离度为(1.762± 0.255) μm、连接密度为(2.661±0.757) mm-3、结构模型指 数为4.400±0.129。



3 讨论

保持完整的微血管结构是维持颈脊髓正常功能的重要 基础的关键基础,在急性脊髓损伤后,脊髓组织切片染色 表现为损伤区域的基本结构残存,而微血管系统出现中断、 移位、扭曲,组织学切片染色是检测脊髓微血管变化的 重要方法,但存在显著的不足:组织冰冻切片及染色过程 通常耗时较多;该方法破坏了脊髓标本的三维结构完整 性,只能提供血管系统的二维图像,无法实现脊柱微血管 网络的三维成像和精确定量分析。目前脊髓微血管的 三维可视化已成为一个极具吸引力的研究领域。在成像 研究中,造影剂灌注通常用于显示血管网的形态结构。 用于micro-CT成像的血管造影剂必须具有较低的黏度,并 具有较高分子质量,以便能够将填充对比剂的微血管与周 围的软组织区分开。许多材料可用做对比剂,例如 碘、液态油脂、树脂、金纳米颗粒和3种最常用的铅氧化物、 硫酸钡和microfil。此次研究通过硫酸钡灌注联合 micro-CT扫描,实现了对大鼠正常颈脊髓微血管结构良好 的三维可视化和精确的量化分析研究。






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