【摘要】：研究背景馬尾神經(jīng)是一種特殊的外周神經(jīng),與普通外周神經(jīng)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(xiàn)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(shù)治療效果差,神經(jīng)功能恢復(fù)程度有限,給患者及其家庭帶來了沉重的經(jīng)濟和精神負擔。目前關(guān)于馬尾神經(jīng)損傷的基礎(chǔ)和臨床研究鮮有實質(zhì)性的進展,在神經(jīng)成像研究上也缺乏創(chuàng)新的技術(shù)和方法。在目前的馬尾神經(jīng)形態(tài)學(xué)研究中,最常使用的檢測方法為光學(xué)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(nèi)部空間結(jié)構(gòu)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(jīng)內(nèi)部的三維空間結(jié)構(gòu)。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?qū)ξ⑿〉慕M織甚至細胞進行三維和動態(tài)觀察,目前已有生物學(xué)家依托同步輻射光源觀察生物大分子的三維結(jié)構(gòu),進行相關(guān)的科學(xué)研究。相位襯度成像是一種新的成像理論和技術(shù),利用X線的折射效應(yīng)及不同組織折射系數(shù)的不同進行成像,具有微米量級的空間分辨率,對輕元素構(gòu)成的軟組織的分辨率提高1000倍以上,對神經(jīng)、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(jīng)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(shù)微米,能夠清晰的觀察到組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及細微變化,為臨床研究提供新發(fā)現(xiàn)。目前為止,同步輻射光源應(yīng)用于馬尾神經(jīng)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(yīng)用于大鼠馬尾神經(jīng)的研究,觀察正常馬尾神經(jīng)及急性損傷后馬尾神經(jīng)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)及神經(jīng)纖維的形態(tài)變化,為馬尾神經(jīng)損傷的治療及神經(jīng)損傷修復(fù)提供新的理論支持。研究目的建立并改進大鼠馬尾神經(jīng)急性損傷模型,取得標本后馬尾神經(jīng)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(jīng)進行相位襯度成像,觀察正常及不同損傷程度后馬尾神經(jīng)內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)及神經(jīng)纖維的變化,并進行定量分析,為馬尾神經(jīng)的損傷修復(fù)提供新的理論支持。研究內(nèi)容及方法1、選取24只成年SD大鼠,分為對照組(n=6),假手術(shù)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(shù)。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(jīng)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(shù)后行BBB評分、甩尾試驗判定大鼠行為學(xué)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(jīng)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(xué)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(fù)、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(jīng)的進行三維成像。5、比較分析正常馬尾神經(jīng)、不同程度損傷馬尾神經(jīng)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)變化及神經(jīng)纖維的變化。結(jié)果1、成功建立了馬尾神經(jīng)急性損傷模型。2、同步輻射相位襯度技術(shù)對馬尾神經(jīng)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(jīng)及內(nèi)部神經(jīng)纖維的三維立體成像。相當于應(yīng)用同步輻射成像技術(shù)對馬尾神經(jīng)進行三維CT檢查。3、得到高分辨率的神經(jīng)三維立體結(jié)構(gòu)圖像,通過對正常馬尾神經(jīng)及損傷馬尾神經(jīng)的斷層圖像及三維圖像比較,發(fā)現(xiàn)當機械打擊造成馬尾神經(jīng)重度損傷時,髓鞘腫脹、崩解,神經(jīng)纖維走行紊亂,神經(jīng)內(nèi)部髓鞘所占體積比下降。而對于輕度損傷的馬尾神經(jīng),因神經(jīng)水腫,髓鞘腫脹導(dǎo)致所占體積比增加結(jié)論本實驗用Allen's重物打擊法建立的急性馬尾神經(jīng)損傷模型操作簡單、可重復(fù)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(jīng)急性損傷的致病過程。利用同步輻射相位襯度成像技術(shù),對馬尾神經(jīng)進行三維成像,得到微米量級的馬尾神經(jīng)內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)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(jīng)內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)變化。通過對神經(jīng)所占的空間體積比值的定量分析,發(fā)現(xiàn)了不同程度馬尾神經(jīng)損害的神經(jīng)髓鞘病變的差異,為馬尾神經(jīng)損傷修復(fù)提供理論和技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R745
【圖文】：

海軍軍醫(yī)大學(xué)碩士學(xué)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(chǎn)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(xué)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，已成為生命科學(xué)研究不可替代的工具。國內(nèi)已經(jīng)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(nèi)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(chǎn)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(xué)科前沿研究和高新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用提供先進的實驗平臺。自開放以來，科學(xué)家已經(jīng)利用其在生命、能源、材料、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域取得了一大批研究成果。此次實驗將在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)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(nèi)結(jié)構(gòu)，從而更加容易鑒別組織之間的密度差異和內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)。由于相襯成像主要賴 X 線的折射作用，與吸收無關(guān)，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(shù)n=1-δ+iβ其中，δ表示物體的相位系數(shù)，β為吸收系數(shù)，通常醫(yī)學(xué)診斷使用的 X 射線能范圍內(nèi)，由碳、氫、氧等輕元素構(gòu)成的軟組織而言，其相位系數(shù)δ比吸收系數(shù)β高1000 倍以上【10-11】。根據(jù)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(fù)雜的光學(xué)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(chǎn)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(xué)成像研究中應(yīng)用應(yīng)用最多，也最有可能最先應(yīng)用于臨床。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號：2715282