【摘要】：研究背景馬尾神經是一種特殊的外周神經,與普通外周神經相比,對外界不良刺激的抵御能力偏弱,一旦發(fā)生損傷,會出現嚴重的下肢功能障礙、鞍區(qū)感覺障礙及二便功能障礙等癥狀,手術治療效果差,神經功能恢復程度有限,給患者及其家庭帶來了沉重的經濟和精神負擔。目前關于馬尾神經損傷的基礎和臨床研究鮮有實質性的進展,在神經成像研究上也缺乏創(chuàng)新的技術和方法。在目前的馬尾神經形態(tài)學研究中,最常使用的檢測方法為光學顯微鏡和電子顯微鏡,對組織行切片染色后鏡下觀察,雖然能達到很高的分辨率,但受限于照明光束與電子束的穿透能力限制,均不能直接用于樣品內部空間結構的三維成像,僅能得到局部標本的二維圖像,無法觀察到神經內部的三維空間結構。同步輻射是在環(huán)形軌道上做加速運動的帶點粒子沿切線方向發(fā)出的連續(xù)分布的電磁輻射,由于其高純度、高亮度、高準直、高偏振、準相干等獨特而優(yōu)異的特性,以及其在時間和空間分辨率上的巨大優(yōu)勢,能夠對微小的組織甚至細胞進行三維和動態(tài)觀察,目前已有生物學家依托同步輻射光源觀察生物大分子的三維結構,進行相關的科學研究。相位襯度成像是一種新的成像理論和技術,利用X線的折射效應及不同組織折射系數的不同進行成像,具有微米量級的空間分辨率,對輕元素構成的軟組織的分辨率提高1000倍以上,對神經、血管、韌帶、軟組織腫瘤等有良好的成像效果和很高的分辨率。目前,同步輻射相位襯度成像已經用于腦血管、脊髓血管、肝臟組織等的三維立體成像,分辨率達到數微米,能夠清晰的觀察到組織的內部結構及細微變化,為臨床研究提供新發(fā)現。目前為止,同步輻射光源應用于馬尾神經損傷的成像研究還未有報道。因此,本課題將同步輻射相位襯度成像應用于大鼠馬尾神經的研究,觀察正常馬尾神經及急性損傷后馬尾神經的內部空間結構及神經纖維的形態(tài)變化,為馬尾神經損傷的治療及神經損傷修復提供新的理論支持。研究目的建立并改進大鼠馬尾神經急性損傷模型,取得標本后馬尾神經進行鋨酸染色,利用上海同步輻射光源(SSRF)對正常及損傷的馬尾神經進行相位襯度成像,觀察正常及不同損傷程度后馬尾神經內部空間結構及神經纖維的變化,并進行定量分析,為馬尾神經的損傷修復提供新的理論支持。研究內容及方法1、選取24只成年SD大鼠,分為對照組(n=6),假手術組(n=6),模型組1(n=6)和模型組2(n=6),七氟烷吸入麻醉后,行L5-6椎板切除術。損模型組采用改良Allen,s重物撞擊法制作大鼠L5-L6馬尾神經急性損傷模型,分別給予不同的致傷力,造成不同程度的損傷。術后行BBB評分、甩尾試驗判定大鼠行為學改變,并對標本行HE染色、免疫熒光染色、LFB染色,觀察損傷后馬尾神經組織病理變化。2、對標本進行甲醛固定、酒精梯度脫水、鋨酸染色、環(huán)氧樹脂包埋等處理,制作同步輻射相位襯度成像實驗標本。3、于上海同步輻射光源(SSRF)BL13W1生物醫(yī)學線站對標本進行相位襯度成像掃描,獲得原始投影圖。4、采用PITRE和PITRE-BM軟件對原始圖片進行相位恢復、sinogram重建、slice生成;用VG Studio MAX 3.0軟件對slice進行三維重建,對馬尾神經的進行三維成像。5、比較分析正常馬尾神經、不同程度損傷馬尾神經的內部空間結構變化及神經纖維的變化。結果1、成功建立了馬尾神經急性損傷模型。2、同步輻射相位襯度技術對馬尾神經進行成像,得到高分辨率的斷層圖像,進一步對斷層圖像重建得到馬尾神經及內部神經纖維的三維立體成像。相當于應用同步輻射成像技術對馬尾神經進行三維CT檢查。3、得到高分辨率的神經三維立體結構圖像,通過對正常馬尾神經及損傷馬尾神經的斷層圖像及三維圖像比較,發(fā)現當機械打擊造成馬尾神經重度損傷時,髓鞘腫脹、崩解,神經纖維走行紊亂,神經內部髓鞘所占體積比下降。而對于輕度損傷的馬尾神經,因神經水腫,髓鞘腫脹導致所占體積比增加結論本實驗用Allen's重物打擊法建立的急性馬尾神經損傷模型操作簡單、可重復性強,很好的模擬了機械作用下腰椎外傷時發(fā)生馬尾神經急性損傷的致病過程。利用同步輻射相位襯度成像技術,對馬尾神經進行三維成像,得到微米量級的馬尾神經內部立體結構信息,更清晰直觀的觀察到正常狀態(tài)和急性損傷時馬尾神經內部形態(tài)結構變化。通過對神經所占的空間體積比值的定量分析,發(fā)現了不同程度馬尾神經損害的神經髓鞘病變的差異,為馬尾神經損傷修復提供理論和技術支持。
【學位授予單位】：中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R745
【圖文】：

海軍軍醫(yī)大學碩士學位論文相比，能提供高上萬倍的光通量以及連續(xù)的光譜，能產生任意能量的單色 X 射線【7】由于其諸多優(yōu)良特性，在生物醫(yī)學領域得到越來越廣泛的應用，已成為生命科學研究不可替代的工具。國內已經建成的上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility，SSRF）為世界一流的中能第三代同步輻射光源，擁有 150MeV 電子直線加速器，3.5GeV 的高性能電子儲存環(huán)，以及能在 0.5 秒內把電子束從 100MeV 加速到 3.5GeV 的全能量增強器和注入/引出系統(tǒng)，其產生的同步輻射光覆蓋從遠紅外到硬 X 射線的寬廣波段，性能優(yōu)化在用途最廣泛的 X 射線能區(qū)。為中國的多學科前沿研究和高新技術開發(fā)應用提供先進的實驗平臺。自開放以來，科學家已經利用其在生命、能源、材料、醫(yī)學等領域取得了一大批研究成果。此次實驗將在生物醫(yī)學應用光束線站（BL13W1）完成。

相位襯度成像相比傳統(tǒng)吸收對比成像能高靈敏度的觀察輕元素樣品的內結構，從而更加容易鑒別組織之間的密度差異和內部空間結構。由于相襯成像主要賴 X 線的折射作用，與吸收無關，可以利用更高能量的 X 射線，同時避免 X 線吸收用造成的人體輻射損傷【9】。X 射線相位襯度成像的物理原理可以用一個公式表示，折射率 n 為小于 1 的數n=1-δ+iβ其中，δ表示物體的相位系數，β為吸收系數，通常醫(yī)學診斷使用的 X 射線能范圍內，由碳、氫、氧等輕元素構成的軟組織而言，其相位系數δ比吸收系數β高1000 倍以上【10-11】。根據同步輻射的使用裝置和成像原理，相位襯度成像方法包括干涉成像法、衍增強法、類同軸成像法、光柵成像法和同步輻射熒光分析法等，其中類同軸成像技的成像光路簡單，不需要復雜的光學系統(tǒng)，無需添加額外的光柵或成像、分析晶體入射光子利用率高并且可產生邊緣增強效果，具有大視野、高通量和實時成像的優(yōu)【12】.在目前的生物醫(yī)學成像研究中應用應用最多，也最有可能最先應用于臨床。

【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

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本文編號：2715282