同步辐射微血管成像技术在动物模型中的应用初探

目的:利用同步辐射光源成像技术,探索并建立有效、直观的活体大鼠脑微血管高分辨率动态成像体系。方法:采用体重为300~350 g的SD大鼠,经颈动脉插管,注入2种不同对比剂(碘或硫酸钡对比剂)进行成像,调整成像参数,实现在体及活体观察处于正常生理状态下的大鼠脑部微血管结构,确立成像所需的实验条件。结果:硫酸钡适用于大鼠在体血管的观察,非离子型碘对比剂可用于大鼠活体实时脑血管成像。通过实验,基本确立了大鼠活体成像所需参数;采用时间减影法可降低背景及骨骼等对图像的影响。结论:非离子型碘对比剂适用于活体大鼠脑部微血管成像。同步辐射光源是研究活体实验动物脑微血管结构的高分辨率成像手段,将为有效进行活体动物脑部微血管结构观察提供新的方法和途径。     

多种类生物医学组织衍射增强成像(DEI)的定量研究

探索DEI显示多种类生物医学解剖组织层次与病变细微结构的潜力。在北京同步辐射装置(BSRF)形貌站4W1A束线上,对42个源于人体6个系统、12个脏器、6种组织类型的手术标本样品及8个取自动物病理模型样品进行了包括X-ray吸收衬度成像(XACI)与硬X-ray衍射增强成像(DEI)两种机制下的多次多类对比性二维DEI(2D-DEI)成像扫描;对所获影像予以半定量与定量两种不同方法评价。首次以2D-DEI方式直观显示了人眼环、胃肠道、肾上腺、胰腺、脾脏、子宫、胎盘等解剖结构与病变组织的微观改变,最高影像空间分辨率达40μm,衬度分辨率达0.15~0.8。表明较之XACI单一衬度机制像质,基于DEI多衬度机制像的影像像质显著优越,十分适于展示多由低Z轻元素软组织构成的位相信息丰富的多种类生物医学样品的组织层次与微观结构。     

兔下肢淋巴水肿模型微米级三维成像:基于同步辐射类同轴技术的可行性

背景:目前国内外应用类同轴相位衬度技术对生物组织的成像多为多血管成像,很少有对淋巴管的成像研究.另外对淋巴水肿常规影像学检查的分辨率为毫米级,不利于早期诊断,而类同轴相位衬度成像技术可以实现对软组织的微米级成像.目的:利用类同轴相位成像技术实现对兔下肢淋巴水肿模型的微观成像,以观察早期水肿的病变程度.设计、时间及地点:样本于2009-05/06在首都医科大学医学图像实验室制作完成,成像实验于2009-06在上海光源BL13W1线站完成.材料:采用5只新西兰兔制备下肢淋巴水肿模型.方法:利用淋巴结根治术实现实验动物的下肢淋巴水肿,应用类同轴相位衬度CT实现对实验样本的投影成像.对所得投影数据利用滤波反投影法、表面绘制技术进行三维重建.主要观察指标:淋巴管的病变程度,管壁厚度变化.结果:利用同步辐射光相位衬度成像技术得到的下肢淋巴水肿三维衬度图像可以明显的观察到淋巴管道有扩张、弯曲、变形现象发生,并可清晰地观察到淋巴管和静脉血管为促进淋巴回流所支生的细小侧支.结论:利用同步辐射类同轴相衬成像可以实现对淋巴水肿模型的微米级成像,并可观察到样本的早期病变,对临床诊断有一定的意义.     

同步辐射光源相衬成像技术在形态学研究中的应用

目的探讨同步辐射相位衬度成像在形态学研究中的应用前景。方法以北京同步辐射装置（BSRF）4W1A束线提供的硬X线,采用衍射增强成像（DEI）和类同轴成像法对经10％福尔马林固定的正常猪、大鼠、小鼠的肝、肾、肺、骨等组织进行成像,并与成像样品的相邻组织及成像后原位组织切片的光镜染色结果进行对比分析。结果衍射增强成像显示大鼠肝脏血管的逐级分支,走行方向清楚,最细可分辨直径为30μm的血管;猪肝脏中央静脉、肝小叶分界隐约可见;大鼠肾脏皮、髓质分界清楚,弓形动脉、静脉及髓质区集合管、乳头管结构清晰可见,最细可分辨直径为30μm的管道结构;小鼠肺支气管树分支清楚,重叠肺泡隐约可见。类同轴成像大鼠股骨头关节软骨及骨小梁结构清楚。结论利用同步辐射相位衬度成像方法,样品无需制片处理即可观察到光镜及其他影像学技术尚不能直接观察到的脉管系统模式结构及其与周围组织的结构关系,此外还可以观察到常规X线成像方法无法观察到的软骨影像,比较适合形态学研究。     

同步辐射装置X线位相对比成像的初探

目的研究同步辐射光源X射线位相对比成像的方法，并观察其图像特点，分析其图像质量。方法在北京同步辐射装置上对几种不同的生物样品进行X射线位相对比成像及传统的吸收对比成像，然后比较分析其图像。结果几种生物样品均获得了满意的位相对比图像，其分辨率显著高于吸收对比成像，清晰地显示出生物样品中约30～40μm的精细结构，并且能够显示吸收对比成像无法显示的一些组织结构。结论利用同步辐射光源可进行X射线位相对比成像，与吸收对比成像相比，其图像质量有显著的提高。这种成像技术对于低吸收物体或吸收差异小的物体有着很高的应用价值。     

同步辐射X线相位衬度成像的医学研究进展

自1895年德国科学家伦琴发现X线以来,X线影像技术已成为临床常用的诊断方法之一。常规的X线成像方法,如X线摄影和计算机体层摄影(CT)等,是利用组织间X线的吸收系数不同产生吸收衬度差,使探测器获得不同光子流率而成像的[1]。软、硬组织的X线吸收衬度差异明显,骨和牙中的钙较软组织中的碳、氢、氧具有更高的吸收衬度,因此成像效果较好。而不同软组织之间如肿瘤组织和正常组织,由于密度和组成的差异较小,难以产生足够的衬度,使得各种基于吸收机制的常规X线成像方法难以区分其中的差别。近年来逐步发展起来的同步辐射X线相位衬度成像(以下…     

重金属铬、铜、汞通过嗅觉通路神经毒性的实验研究

[目的]探讨几种重金属通过嗅觉通路在脑内的沉积及其对小鼠行为学的影响.[方法]昆明鼠经Lash-ley ⅢH-W水迷宫筛选后,剔除学习记忆差的小鼠,通过滴鼻慢性给药的途径,用水迷宫、洞板、自主活动箱测定小鼠的给药前后行为学的改变,同时与空白对照组和灌胃组进行用药前后对比,并利用同步辐射技术,观察小鼠脑部的形态学改变.[结果]①重铬酸钾滴鼻组用药前后洞板探索行为有明显变化(P<0.05),氯化汞滴鼻组和空白滴鼻组用药前后无明显改变,差异无统计学意义(P>0.05);②几组重金属给药组与空白滴鼻对照组用药前后相比较,神经系统的兴奋性较用药前相比有所增加,其中重铬酸钾滴鼻组和硫酸铜滴鼻组较为明显(P<0.01);③重铬酸钾滴鼻组小鼠和硫酸铜滴鼻组小鼠用药后上台潜伏期与用药前相比有所增长(P<0.01),靶象限活动时间百分比、穿台次数减少、游泳速度有所减慢;④HE染色和同步辐射观察显示重铬酸钾滴鼻组海马部位神经元肿胀明显,空泡变性,可见胶质水肿,部分细胞坏死,并可见呈筛状的坏死灶,胞质中一些区域透光增加.[结论]这几种重金属能够通过嗅觉通路沉积干脑,并能通过嗅觉途径改变小鼠的行为学.     

衍射增强技术应用于医学成像的实验研究

目的本实验通过各类样品的DEI成像，获得衬度及分辨率，并与常规吸收成像比较，对衍射增强成像（DEI）方法进行分析和评价。方法在北京高能物理研究所同步辐射装置（BSRF）形貌站（4W1A束线）上，取人及动物脏器在摇摆曲线上进行扫描，并与常规吸收像进行比较，通过显微放大法获得分辨率。结果不同组织之间存在不同的衍射增强，DEI均显示较好的衬度和分辨率，图像分辨率达到微米级，并且扫描位置对图像显示具有较大影响。结论DEI从相位衬度角度进行成像，极大地改进了成像质量，理论上来说是安全的，有望运用于临床。     

同步辐射衍射增强应用于慢性肾小球肾炎模型的研究

目的 应用同步辐射(synchrotron radiation, SR)衍射增强(diffraction enhanced imaging, DEI)对兔慢性肾小球肾炎(chronic glomerulonephritis, CGN)模型病变进行模型研究。方法 采用盐酸阿霉素以17mg/kg的2次注射量,2个月后5只新西兰大白兔慢性肾小球肾炎模型形成。抽取血液做肾功能检查,尿液做尿常规检查,切片做病理检查。动物处死后肾组织固定在4%福尔马林溶液里,准备DEI实验。另取5只正常的兔子做对照组。本实验在北京同步辐射装置4W1A X线实验站(射束能量14keV)进行。取摇摆曲线的腰位,做360度旋转平扫,同时取背景图像。最后用衍射成像软件重建图像,用MATLAB分析CGN和对照组病变区间的灰度差异。结果 在没有静脉注射成像对比剂条件下,DEI方法能清楚地显示两组肾脏微结构,包括动静脉系统,集合管,髓袢及肾小球,其空间分辨率达10μm。CGN组(91~112)的平均肾皮质比对照组(121~141)丢失较多、灰度值、T检验P<0.05。相同皮质感兴趣区(数据点450×80)灰度值定量分析,CGN组总灰度值(55~160)小于对照组(75~175)。DEI图像和病理图像有较多相似性,CGN组的病变微结构得以显示,归功于DEI相位成像(phase-contrast imaging, PCI)的原理优势,从而使应用SR DEI对CGN进行诊断的可能得以成为现实。结论 同步辐射衍射成像实验是一种新的影像学方法,结果表明,影像学形态的变化较CT、MRI、超声更细致明确,它使无创伤、无对比剂的慢性肾小球肾炎的动物模型诊断成为可能。未来随着实验设备的提高和图像分析操作的简易化,DEI很可能在临床上成为CGN诊断的一种新方法。