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。     

离体生物样本无对比剂血管成像:硬X线同轴轮廓相衬成像术的实验研究

目的 X线相衬成像能够在无对比剂和降低曝光量的情况下观察生物组织尤其是软组织的内部结构.该实验利用同步辐射相干X线,根据同轴轮廓成像原理,在无对比剂的情况下,观察新西兰大白兔和人的离体肝组织标本内部的血管结构.方法所有样品经10%甲醛溶液固定,并切成6 mm厚,10 mm×10 mm大小备用.成像胶片为富士工业胶片(Fuji-IX80).实验是在北京同步辐射实验室4W1A光束上进行的,实验装置类似于全息成像,最大光斑为20 mm×10 mm,光子能量为8 keV.改变样品和胶片的距离,以获得最佳的成像质量.结果兔肝标本的血管树得到清晰显示,人肝硬化标本的扭曲的异常血管也得到清晰显示.显示的最小的血管直径小于20 μm.结论在第一代同步辐射上,在无对比剂的情况下,肝脏样本内部的血管结构可以通过X线同轴轮廓成像的方法得到显示.     

大鼠大脑中动脉梗塞模型的同步辐射活体血管影像学研究

目的通过同步辐射微血管造影研究大鼠大脑中动脉梗塞脑缺血模型。方法20只300～350gSD大鼠平均分为两组：4．0线组和4—0线包裹硅橡胶组。施行大脑中动脉缺血手术后,立即进行同步辐射血管成像。结果单纯用4—0线组大鼠大脑中动脉没有发生完全阻塞,大脑前动脉和颈内动脉的尚有部分血供;4—0线包裹硅橡胶组,大鼠大脑中动脉均成功阻塞。10％大鼠具有两侧的孔型大脑中动脉（2／20只）。栓线进入深度17mm能够有效阻塞这种异常的大鼠大脑中动脉。结论包裹硅橡胶的4—0线栓能够成功造成300—350g大鼠大脑中动脉缺血,单纯4—0栓线无法完全造成这一体重范围内的大鼠缺血。由于同步辐射可以进行大鼠的脑血管造影,因此可适合研究和大鼠线栓法缺血模型以及评价大鼠脑部血管变异。     

同步辐射成像技术对肢体微血管相位衬度成像的实验研究

目的 应用同步辐射光源类同轴相位成像技术检测大鼠后肢肌肉的微血管.方法 取SD大鼠8只分别用生理盐水和硫酸钡对后肢动脉进行灌注,对不同厚度的标本进行普通X线和同步辐射相位衬度成像.另取1只大鼠,在不灌注对比剂的情况下检测肝脏、肺叶和肢体的血管.结果 未灌注对比剂的肝脏和灌注生理盐水或硫酸钡的后肢可见血管显影.和普通X线成像比较,灌注硫酸钡的后肢标本可显示更清晰的血管树,可显示的最小血管直径为9 μm.结论 同步辐射成像技术有助于检测肢体微血管或新生血管.     

利用同步辐射X线成像技术进行大鼠正常真皮及瘢痕真皮组织的三维结构研究

目的 观察比较大鼠正常真皮与瘢痕真皮组织形态学差异并探寻其结构性规律.方法 切取SD大鼠全层皮肤和创面愈合后3周的瘢痕组织,制备样本进行适当处理,结合同步光源辐射技术、显微CT及相位衬度成像技术进行断层成像,用三维软件进行图像重建. 结果 利用同步辐射光源产生的X射线,使显微CT成为可能;在处理过程中结合相位成像技术,能够清晰地呈现真皮组织结构.正常真皮组织以众多胶原纤维为主,相互盘绕形成橄榄状,并以此为基本单元,按某种形式错落组成.瘢痕真皮组织胶原纤维呈平行排列,部分纤维弯曲,排列混乱. 结论 正常大鼠真皮组织具有稳定的三维结构,其基本框架和组合规律与瘢痕真皮之间存在明显差异.     

种子类中药材的三维显微结构的原位研究

目的：将X射线相衬显微CT成像方法应用于中药材显微特征结构的无损、原位研究。方法：利用X射线相衬显微CT的成像优势,对中药材白豆蔻和草豆蔻的种子进行三维无损原位显微成像。结果：无需切片等制备过程,可清晰获得白豆蔻和草豆蔻的种子内部显微结构及其在不同截面方向上的切片信息。结论：同步辐射X射线同轴相衬显微CT方法成像清晰,可以作为原位无损研究中药材内部高分辨率三维显微结构的新方法。     

同步辐射技术对大鼠腰椎小关节退变的三维可视化研究

目的 :利用同步辐射相衬成像技术(synchrotron radiation propagation phase contrast micro-tomography,SR-PPCT)对大鼠腰椎小关节(lumbar facet joint,LFJ)的解剖微结构进行三维可视化观测及量化分析,探讨小关节源性腰痛(low back pain,LBP)的潜在机制。方法:取成年(对照组)和老化(实验组)SD大鼠L4/5小关节,经多聚甲醛固定、梯度脱水后于上海光源X射线成像与生物医学应用(BL13W1)光束线站进行扫描。采用独立样本t检验比较两组大鼠LFJ间软骨、软骨下骨板、松质骨、关节间隙的差异。结果:成年组大鼠LFJ关节间隙为38.00±4.50μm,软骨厚度为15.6±0.63μm,软骨体积为(51.25±1.49)×104μm3,软骨下骨板厚度为16.37±1.23μm,软骨下骨骨体积分数(BV/TV)为(60±5)%,表面积体积分数(BS/TV)为180±20mm-1,松质骨骨小梁数量(Tb N)为6.85±0.31mm-1;老化组LFJ关节间隙为16.25±0.85μm,软骨厚度为18.90±2.14μm,软骨体积为(37.00±1.83)×104μm3,软骨下骨板厚度为72.48±3.14μm,软骨下骨骨体积分数(BV/TV)为(87±4)%,表面积体积分数(BS/TV)为0.97±0.08mm-1,松质骨骨小梁数量(Tb N)为2.07±0.21mm-1;与成年组相比,老化组大鼠LFJ关节间隙变窄(P0.05)、软骨容量减低(P0.05),软骨厚度改变无统计学差异(P0.05)、软骨下骨骨板增厚(P0.05),孔隙状结构消失,松质骨骨小梁数量减少(P0.05)。结论 :SR-PPCT可实现软骨和软骨下骨的同时高精度三维可视化观测;LFJ退变过程中软骨和软骨下骨形态均发生明显改变。     

Hard X-ray in-line outline imaging for blood vessels： first generation synchrotron radiation without contrast agents in vitro

Objective: Phase-contrast X-ray imaging which reduces radiation exposure, is a promising technique for observing the inner structures of biological soft tissues without the aid of contrast agents. The present study intends to depict blood vessels of rabbits and human livers with hard X-ray in-line outline imaging without contrast agents using synchrotron radiation. Methods: All samples were fixed with formalin and sliced into 6 mm sections. The imaging experiments were performed with Fuji-IX80 films on the 4W1A light beam of the first generation synchrotron radiation in Beijing, China. The device of the experiment, which supplies a maximum light spot size of 20×10 mm was similar to that of in-line holography. The photon energy was set at 8 KeV and high quality imagines were obtained by altering the distance between the sample and the film. Results: The trees of rabbit-liver blood vessels and the curved vessels of the cirrhotic human liver were revealed on the images, where vessels < 20 μm in diameter were differentiated. Conclusion: These results show that the blood vessels of liver samples can be revealed by using hard X-ray in-line outline imaging with the first generation synchrotron radiation without contrast agents.     

相干X线相衬成像的初步研究:离体大白鼠肝脏、肺脏成像实验

目的 应用同轴轮廓成像原理对大白鼠离体肝脏、肺脏进行X线相衬成像实验，并与常规X线技术对比，为进一步实验奠定基础。方法 在北京正负电子对撞机国家实验室，利用同步辐射装置的插入件辐射引出的空间相干X射线，应用同轴轮廓成像原理，对大白鼠离体的肝脏、肺脏进行X线相衬成像。同时，对离体的大白鼠肺脏进行常规X线摄影，并进行对比。结果 大白鼠离体肝脏血管成像未能显示内部结构；离体肺脏的同轴轮廓成像清晰度及分辨率显著高于普通X线技术。结论 X线相衬成像从原理和实践上，其分辨率都高于常规X线技术，但尚需进一步探索和改进。     

应用类同轴技术开展肾脏相位成像的实验研究

目的:应用同步辐射光源的相干性,进行肾脏组织的类同轴成像研究,旨在评价相位衬度成像技术在软组织成像方面的意义.方法:在北京同步辐射装置形貌站4W1A束线上,取经过4%甲醛溶液固定后的人体肾脏组织样品,置于类同轴光路的样品架上进行成像,以空间分辨率和组织衬度作为评价标准.结果:在样品与成像板距离Z为150mm获得的肾脏成像,具有较高的组织衬度,包括肾小囊在内的结构均能较好显示,通过显微放大法获得的空间分辨率达到30μm.结论:类同轴技术能较好显示肾脏的微细解剖结构,对于以轻元素为主的脏器成像有较好的应用价值.