本文選題：熒光成像 + 圖像引導手術�。� 參考：《吉林大學》2017年博士論文

【摘要】：背景:醫(yī)源性脊髓損傷(SCI)是脊柱手術中最為災難性并發(fā)癥之一,�？蓪е禄颊邍乐厍矣谰眯詺埣�。然而,現(xiàn)有的診斷技術和監(jiān)測手段如MRI、術中電生理監(jiān)測(IOM)和神經(jīng)示蹤技術等仍無法滿足提升術中直視下脊髓的可視度及有效地可視化監(jiān)測脊髓完整性的臨床需求。熒光指導手術(FGS)是一項新興的能夠提高術中可視性及精準度的成像技術,但由于血腦屏障的存在使得熒光標記物難于進入脊髓,因此目前尚無關于術中脊髓熒光成像的系統(tǒng)研究報道。本研究合成了一種納米熒光材料(BMB-m),首次嘗試通過硬膜外腔給藥來實現(xiàn)兔全脊髓快速熒光成像,并初步探討其在實時可視化監(jiān)測術中脊髓完整性及損傷的價值。目的:探討納米熒光材料經(jīng)硬膜外腔途徑給藥來實現(xiàn)脊髓快速熒光成像的可行性;同時,闡明脊髓快速熒光成像的機理;此外,初步評價脊髓快速熒光成像在可視化監(jiān)測術中脊髓損傷的價值及安全性。方法:(1)納米熒光材料(BMB-m)的合成及表征:選擇了一種具有神經(jīng)組織特異結合能力的熒光分子1,4-雙(p-氨基苯乙烯基)-2-甲氧基苯(BMB),并將其擔載于高分子膠束中形成熒光納米膠束(BMB-micelle,BMB-m)。通過透射電子顯微鏡(TEM)和分光光度計等測定BMB-m的理化及光學特性。(2)在體實驗:實驗動物為日本大白兔(雌雄隨機,體重約為2.5kg),將納米熒光材料(BMB-m)經(jīng)硬膜外腔途徑給藥,評價不同劑量組(10μg/只、30μg/只、50μg/只、100μg/只,同一時間點:30分鐘,劑量指bmb-m中bmb的凈含量)和不同時間點(15分鐘、30分鐘、1小時、2小時、4小時、8小時、14小時和24小時,同一劑量50μg/只)的在體熒光成像效果,(n=3)。對照組包括正常對照組、假手術對照組、單純生理鹽水組、高分子膠束+生理鹽水組、靜脈給藥組,(n=3)。利用動物熒光成像系統(tǒng)(fis)在同一標準下(20ms曝光時間)拍攝并記錄顯露后的脊髓、坐骨神經(jīng)及周圍組織的白光和熒光圖像。(3)脊髓快速熒光成像機理探討相關的方法:1)觀察腰部神經(jīng)根熒光成像情況;2)利用激光共聚焦掃描顯微鏡(clsm)測定脊髓不同部位橫斷面的熒光強度和厚度;3)通過反相高效液相色譜法-電噴霧質(zhì)譜法(rp-hplc-esi-ms)檢測腦脊液中是否存在bmb;4)實時原位觀察硬膜外腔給藥后t10脊髓熒光的動態(tài)變化。(4)脊髓快速熒光成像可視化監(jiān)測術中脊髓損傷的初步評價:bmb-m溶液(含50μgbmb)經(jīng)硬膜外腔給藥后30分鐘,在t10水平構建兩種經(jīng)典的脊髓損傷模型(rivlin法夾傷模型和allen法重物墜擊傷模型),觀察并記錄損傷前后t10脊髓的白光和熒光圖像;并通過激光共聚焦掃描顯微鏡(clsm)進一步檢測損傷及鄰近非損傷部位的脊髓橫斷面熒光變化情況。(5)納米熒光材料經(jīng)硬膜外腔途徑給藥的安全性評價:通過細胞毒性實驗(pc-12神經(jīng)細胞和l929成纖維細胞)和組織病理學檢測(脊髓、主要臟器及組織的he染色)評價納米熒光材料的毒性作用。結果:(1)合成的納米熒光材料(bmb-m)在常溫下呈黃色絮狀固體,其改善了bmb的溶解性且可配制成不同溶度(0.05mg/ml~0.5mg/ml)的bmb生理鹽水溶液。透射電子顯微鏡(tem)下觀察到bmb-m具有球形核-殼結構,大小較均勻(平均粒徑為84nm);bmb-m的激發(fā)波長和發(fā)射波長峰值分別為385nm和525nm。(2)不同劑量組在體實驗結果顯示:劑量為10μg/只時就可實現(xiàn)全脊柱熒光成像;50μg/只劑量組的脊髓/脂肪熒光強度比值(sc/a比值)顯著高于10μg/只和30μg/只劑量組的(p0.05),而與100μg/只劑量組的sc/a比值之間無顯著性差異(p0.05);此外,進一步比較不同脊髓部位(腰、胸、頸)的sc/a的差異:在10μg/只劑量組,腰髓的sc/a比值顯著高于胸髓和頸髓的(p0.05);在30μg/只至100μg/只劑量組,腰髓和胸髓的sc/a比值顯著高于頸髓的(p0.05)。不同時間點在體實驗結果顯示:在硬膜外腔給藥后15分鐘就可實現(xiàn)全脊柱熒光成像,最強熒光出現(xiàn)在給藥后30分鐘;隨后,熒光信號逐漸減弱,直至在給藥后24小時消失;腰、胸、頸髓的有效熒光強度(sc/a比值2)分別可持續(xù)14小時、8小時和2小時。經(jīng)硬膜外腔和靜脈兩種途徑給藥的成像效果比較:相對于靜脈給藥(5mg/只,為硬膜外腔給藥劑量的100倍),硬膜外腔給藥(50μg/只)的sc/a比值是靜脈的19.1倍。此外,靜脈給藥組的坐骨神經(jīng)、肌肉及肝腎肺等重要臟器均可檢測到熒光,而硬膜外腔給藥組均無可檢測得到的熒光。(3)通過機理研究發(fā)現(xiàn)脊髓快速熒光成像與腦脊液快速流動有關,證據(jù)如下:1)腰部神經(jīng)根熒光信號止于背根神經(jīng)節(jié),這是由于腦脊液僅止于背根神經(jīng)節(jié);2)脊髓橫斷面clsm檢測結果顯示bmb主要與脊髓白質(zhì)的四周結合,熒光強度和厚度從腰髓至頸髓呈顯著性遞減改變;3)通過反相高效液相色譜法-電噴霧質(zhì)譜法(rp-hplc-esi-ms)在腦脊液中檢測到BMB;4)實時動態(tài)觀測到BMB隨腦脊液由尾側(cè)向頭側(cè)呈波浪樣快速流動。(4)在兩種脊髓損傷模型,損傷前T10脊髓的熒光均勻分布,損傷后脊髓損傷部位的熒光減弱明顯甚至消失;進一步對損傷部位CLSM檢測結果顯示脊髓外周白質(zhì)的解剖結構完整性破壞。(5)BMB-m和BMB對PC-12細胞和L929細胞的增殖無抑制作用,表明其具有低的細胞毒性。組織病理學檢測結果顯示:即使給藥劑量達100μg/只,仍未在脊髓、主要臟器和組織中發(fā)現(xiàn)病理損傷改變。結論:本研究結果表明納米熒光材料(BMB-m)通過硬膜外腔途徑給藥可實現(xiàn)兔脊髓的快速熒光成像;進一步機理研究揭示了BMB通過腦脊液輸運快速分布到整個脊髓表面,并與脊髓外周白質(zhì)結合,從而達到全脊髓的快速熒光成像;同時,初步發(fā)現(xiàn)脊髓快速熒光成像具有實時可視性監(jiān)測術中脊髓完整性及損傷的潛力。此外,細胞毒性實驗和組織病理學檢測結果顯示納米熒光材料具有良好的生物相容性。
[Abstract]:BACKGROUND : Medical spinal cord injury ( SCI ) is one of the most disastrous complications in spinal surgery , which often leads to severe and permanent impairment of spinal cord . ( 2 ) In vivo experiment : experimental animals were Japanese rabbits ( male and female at random , body weight was about 2.5kg ) , and the fluorescent images of the spinal cord , sciatic nerve and surrounding tissues were assessed by using fluorescence imaging system ( fis ) at the same time ( 20 ms exposure time ) . ( 3 ) The fluorescence intensity and thickness of the cross section of spinal cord were measured by using fluorescence imaging system ( clsm ) . ( 4 ) Initial evaluation of spinal cord injury during spinal cord rapid fluorescence imaging : The toxicity of nano - fluorescent materials was evaluated by means of laser confocal scanning microscope ( clsm ) . The results showed that the ratio of sc / a of spinal cord to dorsal root ganglia was significantly higher than that in 100 渭g / dose group ( p < 0.05 ) . The results showed that BMB - m and BMB did not inhibit the proliferation of PC - 12 and L929 cells .
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R651.2

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本文編號：1900770