小动物断层扫描系统在小鼠爆发性肝损伤模型中的应用

目的 利用小动物断层扫描（MicroCT）系统观察内毒素联合D-氨基半乳糖（LPS/D-GalN）所致小鼠爆发性肝损伤模型中的影像学表现和CT值变化,并分析影像学表现与小鼠肝损伤之间的关系及机制.方法 取5只雄性C57BL/6小鼠进行爆发性肝损伤造模（LPS 10 μg/kg＋D-GalN700 mg/kg,腹腔注射）,分别于造模前,造模后3h、6h利用MicroCT行小鼠活体肝组织扫描,根据扫描图像所获得资料测量小鼠肝脏的平均CT值,分析比较各组肝损伤征象的显示率差异.同时,取20只小鼠分为4组,造影剂（ExiTron nano 6000）组,给予造影剂注射,检测造影剂对肝脏有无毒性;PBS组,给予同造模组相同剂量的PBS注射;造模3h组,肝损伤造模后3h取血和组织标本;造模6h组,造模后6h取标本.然后比较MicroCT显像与小鼠血液及病理结果的相关性.结果 以ExiTron nano 6000做为造影剂,MicroCT可清晰的显影肝脏和脾脏的二维和三维结构.LPS/D-GalN可以造成严重的肝脏损伤.给予LPS/D-GalN处理后3h,小鼠肝脏的CT值明显升高,体外实验证明LPS可增强巨噬细胞吸收造影剂的能力.结论 MicroCT可通过无创方法在小鼠爆发性肝损伤早期反应肝脏损伤的变化,具有较高的应用前景.

用于小动物实验研究的微型正电子发射断层扫描技术

microPET是基于正电子发射断层显像(PET)临床诊断技术发展起来的专门用于小动物活体实验研究的断层显像装置。与临床用PET系统相比,它在多项技术上做了重要的改进,显著改善了系统的空间分辨率。利用这一工具,可以在整个时间进程中对单个小动物体内放射性示踪剂浓度进行动态跟踪和反复测量,提供高质量的图像和定量分析结果,从而达到在动物身上进行一系列人类疾病综合研究的目的。在致病机制、基因工程和药物研究等领域具有广泛的应用前景。

频域光学相干断层扫描对激光诱导的大鼠脉络膜新生血管的定量测量

背景脉络膜新生血管（CNV）是导致眼部多种视力严重损伤疾病的病理改变之一。频域光学相干断层扫描（SD-OCT）检查可实现在眼部组织的连续观察、测量和分析。目的采用SD-OCT对激光诱导的大鼠CNV进行量化检测，评估SD-OCT对CNV进行活体定量检测的可行性及应用价值。方法摘取30只BN大鼠的左眼，采用532nm激光进行视网膜光凝的方法建立CNV模型，激光功率为200mw，光斑直径为100μm，曝光时间为50ms，以光凝后产生气泡或伴有轻度出血为击破Brunch膜和造模成功的标志。分别于光凝后3、7、14、21d采用荧光索眼底血管造影（FFA）检查法判断造模成功与否并进行评分，同时采用SD-OCT对CNV形成过程进行活体实时测量，CNV膜厚度（CMT）为视网膜内界膜至视网膜色素上皮（RPE）-脉络膜血管层之间的最大距离，结合光凝后14d的组织病理学检查结果对CNV测量结果进行评估和验证。BN大鼠的右眼作为对照眼。结果FFA检查结果表明，光凝后7d开始出现视网膜的盘状荧光素渗漏，14d渗漏区扩大。光凝后7、14、21d，CNV的渗漏评分分别为（1．6±0．4）、（2．5±0．6）、（2．4±0．5）分，3个时间点渗漏评分的比较差异有统计学意义（F=13．11，P〈0．01）；光凝后14d、21d，CNV渗漏评分明显高于光凝后7d，差异均有统计学意义（P〈0．05）。光凝后7、14、21d，SD-OCT测量的cMT分别为（76．33±10．09）、（102．03±14．21）、（98．03±13．76）μm，3个时间点CMT的差异有统计学意义（F：23．25，P〈0．01）；光凝后14d和21d，CMT与7d相比明显增加，差异均有统计学意义（P〈0．05）。SD-OCT检查结果与FFA结果相比，随着时间的延长CNV的发展趋势具有一致性。光凝后14d，组织病理学检查证实CNV形成，进一步证实上述改变。结论532nm激光能成功诱导BN大鼠形成CNV，具有模型稳定、成模率高的优点。SD-OCT可在CNV的形成过程中进行实时、活体、无创和动态的定量观察，为客观评价CNV及其变化提供依据，还可用于对CNV的转归和药物对CNV治疗效果的定量动态检测。

高分辨率高效率三维正电子发射断层扫描成像探测器研发（英文）

小动物正电子发射断层扫描成像（Positron Emission Tomography,PET）是临床前生物医学研究的重要工具,但小动物PET要同时达到高空间分辨率和高效率必须使用三维深度测量探测器。本工作使用位置灵敏雪崩光二极管（Position-Sensitive Avalanche Photodiode,PSAPD）和位置灵敏硅光电倍增管（Position-Sensitive Silicon Photomultipliers,PS-Si PM）双端读出,测量了晶体大小为0.7~0.44 mm的高分辨率硅酸镥晶体阵列,其中对一种最新研发成功的PS-Si PM进行了首次测试。首先对PS-Si PM和PSAPD的信噪比进行了测量,然后对使用PS-Si PM和PSAPD的双端读出探测器模块的晶格分辨图、能量分辨率和相互作用深度分辨率分别进行了测量。实验发现,PSAPD的信噪比远远优于PS-Si PM,使用PSAPD的探测器可以分辨0.44 mm的晶格阵列和最好达到1.4 mm的深度分辨率,而使用PS-Si PM的探测器模块可以分辨0.7 mm的硅酸镥晶体阵列和达到2.9 mm的深度分辨率。从得到的晶格分辨图、能量分辨率和相互作用深度分辨率上来看,使用PSAPD的探测器模块要优于使用PS-Si PM的探测器。这需要提高PS-Si PM的信噪比来进一步提高探测器分辨更小截面晶格的能力,提高PS-Si PM微单元的数量来降低饱和效应从而提高探测器的相互作用深度分辨率。从实验结果可以看出,基于PSAPD的三维相互作用深度测量PET探测器具有更好的性能,今后计划使用新的PS-Si PMs和Si PM阵列进行该类型探测器的研发。

光学相干断层扫描与3.0T MRI、超声法测量兔膝关节软骨厚度的比较

目的探索使用光学相干断层扫描技术(optical coherence tomography,OCT)无创测量兔膝关节软骨厚度的可行性。方法选择标准化饲养成年雄性新西兰大白兔40只(80膝关节),记号笔标记不同样本同一测量点,分别采用OCT技术、3.0 T MRI、超声测量方法,由专业技师对软骨厚度进行测量,比较OCT技术与其他两种方法测量兔膝关节软骨厚度的差异。结果同一测量点OCT技术、3.0T MRI、超声法软骨厚度测量数值结果分别为(0.31±0.03)mm、(0.30±0.05)mm、(0.33±0.06)mm,OCT与超声(t=1.995,P=0.051)、MRI(t=1.955,P=0.054)测量数据比较差异无统计学意义。单个样本同一测量点,OCT、3.0T MRI、超声测量平均结果获得时间分别为(2.5±0.3)min、(6.3±0.7)min、(3.3±0.6)min。三种测量方法的精确度分别为0.001 mm、0.01 mm、0.01 mm。结论光学相干断层扫描技术测量兔膝关节软骨厚度具有精确、快速、重复性好、人为误差小的特点,值得在组织工程软骨修复关节软骨缺损动物实验中广泛推广。

高分辨率小动物Micro Insert PET系统的模拟研究

在西门子Micro PET小动物成像系统中接入高分辨率的Insert探测器环,组成了Micro Insert PET系统,可以进一步提高小动物PET系统的图像分辨率。本文采用蒙特卡罗模拟软件GATE定义Focus-220小动物PET和Micro Insert两种系统,在同步仿真运算中,给出了三种类型的符合数据,即PET Scanner和PET Scanner之间的符合、PET Scanner和Insert之间的符合、Insert和Insert之间的符合。用滤波反投影算法重建了Na-22单点源模型、多点源模型、LZU模型的PET图像。其中,多点源模型的径向图像分辨率的仿真结果与美国华盛顿大学的Micro Insert实验数据,在忽略正电子射程、非线性效应项以及噪声等的贡献下,两者符合得很好。研究表明,使用Micro Insert系统能够将小动物PET系统的图像分辨率提高到亚毫米水平。

Micro CT对标本三维立体重建优势及在骨关节炎动物模型中的应用

背景:骨关节炎的病理进程中有多种因素共同作用,包括滑膜炎症、软骨丢失、软骨下骨损害、骨质增生等,其具体机制尚未明确。Micro CT是一种非破坏性成像工具,可以形成样本的高分辨率3D图像,实现骨和软骨的相关结构和功能的研究、疾病进展和治疗的定量评估及对比增强软组织成像。通过micro CT扫描骨关节炎动物模型,可以明确在骨关节炎病程中关节、关节软骨、软骨下骨、滑膜、血管等组织的病理变化,有利于骨关节炎病理进展的研究。目的:归纳总结micro CT在骨关节炎动物模型的关节、软骨、软骨下骨、滑膜、骨内血管的成像方法及研究展望,为骨关节炎的病理机制变化研究提供新的方法。方法:通过检索中国知网、Web of Science、Embase、PubMed、万方等数据库,英文关键词为"Osteoarthritis,micro CT,Pathology"等,中文关键词为"骨关节炎,micro CT,病理"等,选取相关性强,发表年限较新的合格文献进行综述。结果与结论:(1)Micro CT在关节、软骨、软骨下骨、骨内血管都有较好的成像表现,成像方法成熟,改变传统病理切片破坏组织整体性、步骤繁琐的缺点。(2)Micro CT在滑膜的成像方面尚未有文献报道,但在如脂肪、肿瘤等软组织的成像中有着不错的表现,对滑膜的成像在未来有研究前景。(3)Micro CT可以对标本进行三维立体重建,打破常规二维病理切片的局限性,为骨关节炎的病理机制研究提供新的模式。

基于机器学习的鸡、牛骨颗粒Micro CT原位可视化鉴别

不同种属动物源肉骨粉的快速鉴别分析技术是加强饲料监管、防范疯牛病传播的重要保障。为了探索使用显微X射线计算机断层成像技术(Micro computed tomography,Micro CT)快速鉴别分析不同种属动物源肉骨粉的可行性,本研究以制备的哺乳动物源牛骨颗粒和非哺乳动物源鸡骨颗粒各100个作为样品集,以不同相对位置鸡、牛骨颗粒以及鸡骨颗粒中牛骨颗粒质量分数约0.97%分别制备验证集,使用Bruker Skyscan 1275 Micro CT对所有样品进行扫描和图像重构(管电压80 kV、管电流125μA,图像分辨率10μm,重构灰度图像灰度阶为0~255,对应X射线吸收系数为0~0.035);提取不同骨颗粒样品的感兴趣区域进行图像分割,并结合PLS DA和SVM DA机器学习算法分别构建鸡和牛骨颗粒分割模型。研究结果表明,鸡、牛骨颗粒图像分割感兴趣区域灰度区间为165~255,基于PLS DA和SVM DA模型的鸡、牛骨颗粒鉴别交互验证总准确率均为94%,验证集样品的Micro CT三维原位可视化表征结果经验证与样品实际结果一致。结果表明,Micro CT结合PLS DA和SVM DA机器学习算法进行哺乳和非哺乳动物源骨颗粒的鉴别分析是可行的。本研究为不同种属动物源饲料的快速、无损鉴别提供了新的三维原位可视化表征手段。

小动物正电子发射计算机断层扫描技术在药动学研究中的应用

作为一种活体生化显像技术以及核医学领域最先进的临床检查影像技术的延伸,小动物正电子发射计算机断层扫描(Micro-PET)利用[11C],[13N],[15O],[18F]等发射正电子的短半衰期核素标记的各种药物或内源性化合物或生化标志物,通过显像,可以在体内无创伤、定量、动态地观察机体的生理、生化变化,观察标记物的体内动力学过程,揭示药物转运、分布以及药物相互作用、药效靶点甚至产生毒性的分子机制。本文就Micro-PET的基本原理及其在药动学研究中的应用进展作阐述。

MSCT-3D技术在动物与人骨骼形态比较研究中的应用

目的应用MSCT-3D显示技术比较正常贵州香猪、Marshall比格犬、恒河猴与人上肢带骨及躯干骨的形态学差异。方法采用MSCT分别对贵州香猪、比格犬和恒河猴进行CT全身扫描并进行图像重建,观察其上肢带骨、躯干骨形态结构与人的异同。结果比格犬、恒河猴、贵州香猪脊椎骨和肋的基本组成与人相同,脊椎骨由椎体和附件组成,肋骨包括真肋、假肋和浮肋。而脊柱曲度、各段椎骨数目、胸骨结构、肋的数目、胸肋连接、上肢带骨的组成与人不同,恒河猴的脊柱曲度和上肢带骨连接与人相同,有颈、胸、腰、骶四个生理性弯曲并由锁骨和肩胛骨共同连接自由上肢骨,比格犬和贵州香猪只有颈、胸腰、骶三个生理性弯曲,仅由肩胛骨连接自由上肢骨。结论恒河猴躯干骨和上肢带骨与人有良好的相似性,而比格犬和贵州香猪与人差别较大。MSCT-3D技术为实验动物形态学比较研究提供了一种相对无创、快速、可以在体研究并动态连续观察的科学有效方法。

MicroCT定量研究去势大鼠颌骨与胫骨的骨改变

目的:应用MicroCT对Sprague-Dawley(SD)雌性大鼠去除双侧卵巢三个月后的下颌骨和胫骨进行对比研究。方法:分别从假手术对照(Sham)组和卵巢切除骨质疏松(OVX)组各取大鼠8只。将全部大鼠深度麻醉后处死。取一侧下颌骨和胫骨,去净软组织。行MicroCT检查、骨组织病理学研究。所得数据经SPSS13.0统计分析。结果:大鼠去除双侧卵巢3月后,经MicroCT检查发现,OVX组大鼠胫骨:骨小梁数目减少,排列稀疏,骨小梁断裂;骨小梁面积比和体积比、厚度和数目,骨矿含量和骨体积密度等均较Sham组显著降低,骨小梁分离度增加,P<0.05。OVX组大鼠下颌骨:骨组织体积比、骨小梁厚度和单位体积骨小梁数目,均比Sham组升高,骨小梁分离度较Sham组降低,P<0.05。与胫骨改变比较,结果完全相反。另外,大鼠下颌骨的三维骨矿含量和骨体积密度也升高,P<0.05。骨组织切片病理学观察:Sham组胫骨松质骨呈条索状,骨小梁相互连接成网;下颌骨松质骨较致密,呈板状。OVX组胫骨骨小梁变细,分离度增大,新生骨基质减少。磨牙下方松质骨骨髓腔增大,牙槽突新生骨基质减少。结论:SD雌性大鼠切除卵巢3月后,下颌骨与胫骨的骨改变有差异。OVX大鼠胫骨近心干骺端呈明显骨质疏松状态,与Sham组比较差异显著,MicroCT影像直观、三维指标差异显著。OVX大鼠下颌骨,与Sham组比较,骨量增加,结构致密,但已有骨生成减少表现。

利用Micro-PET显像技术分析阿尔茨海默病小鼠模型的脑糖代谢

目的利用小动物PET(Micro-PET)影像技术18氟-脱氧葡萄糖(18 F-FDG)摄取率分析阿尔茨海默病(AD)小鼠模型的脑糖代谢,探索评价治疗AD药物的影像分析技术。方法正常对照组、APPswe/PSΔE9转基因模型组和安理申[2 mg/(kg.d)]治疗组小鼠共9只,自腹腔注射放射性示踪剂18F-FDG,采集脑部Micro-PET图像,通过软件IRW计算并比较各组小鼠大脑与额叶、颞叶感兴趣区(ROI)每克组织18 F-FDG的摄取率。结果利用18F-FDG的Micro-PET影像分析可以检测AD小鼠模型的脑糖代谢,并发现APPswe/PSΔE9转基因小鼠的脑糖摄取明显降低,与人类AD患者表现的脑糖摄取降低一致,安理申治疗可以提升APPswe/PSΔE9转基因小鼠的脑糖摄取。结论 18F-FDG Micro-PET影像分析可以用于小鼠AD模型脑葡萄糖代谢水平的检测,并可以作为阿尔茨海默病治疗药物提升脑糖代谢作用的分析技术。

CT测量气胸肺压缩程度的动物实验研究

目的探讨CT测量气胸肺压缩程度的计算方法并评价其准确性。方法通过穿刺胸膜腔建立6只新西兰兔人工气胸模型，分次从穿刺管注入10ml，25ml，40ml空气后，同时行胸部CT平扫和X线摄影检查。CT片采用棱台的体积计算公式、X线胸片分别采用面积测量法和线段估算法计算求出肺压缩比值，对所得数据进行统计学处理和分析。结果CT体积计算法与X线胸片面积测量法和线段估算法计算的肺压缩比值进行组间比较，结果有统计学差异，（P〈0．05）理论计算值与CT实测值无显著性差异（P〈0．05），两者有高度相关性（左肺r=0．898，P〈0．001；右肺r=0．919，P〈0．001）。结论CT体积计算法比X线胸片面积测量法和线段估算法测量结果更准确，更能反映实际情况。因此更具科学性和临床应用价值。

PET/CT影像技术在神经退行性疾病动物模型研究中的应用

PET和CT影像技术是肿瘤、痴呆症、心脑血管病等的重要临床诊断技术,近年发展的小动物PET/CT成为对人类疾病动物模型,尤其是小动物模型进行比较医学研究的最新工具,能够活体无创的、动态的、定量的从分子水平观察动物的生理生化变化,进行代谢显像、受体显像、基因表达显像等。已经广泛应用于对神经退行性疾病的研究中.本文介绍了近年来一些小动物PET/CT在退行性疾病的研究中的最新应用。

一种基于全局字典学习的小动物低剂量计算机断层扫描降噪方法

在小动物计算机断层扫描(CT)实验中,因需考虑小动物存活率以及实验的连续性等问题,一般较少采用高剂量的X射线进行实验;而低剂量的X射线会导致重建图像被噪声污染,影响图像质量,不利于后续实验分析。为解决此问题,本文介绍了一种基于全局字典学习的降噪方法,并将其应用于提升低剂量小动物CT重建图像质量的研究中。针对真实的小动物CT重建数据,选择高剂量的小动物CT重建图像作为训练样本,利用逐列更新的字典学习算法(K-SVD),构建包含图像信息的全局字典;利用正交匹配追踪算法(OMP)将低剂量重建图像利用全局字典进行稀疏分解,分离噪声,最后将重建图像复原,达到降噪、提升图像质量、降低小动物CT实验的拍摄剂量、提高小动物存活率的目的。实验结果表明,本文提出的方法能够有效减少低剂量动物CT图像的噪声,并能够较好地保留图像细节。

慢性根尖周炎动物模型的研究进展

慢性根尖周炎是口腔常见病、多发病,是由根管内长期存在感染及病源刺激而导致根尖周组织的慢性炎症反应,表现为炎症性肉芽组织形成和牙槽骨的破坏。由于人类自身条件限制,很多情况下无法直接研究根尖周炎组织病理学的动态过程及细胞因子在其中发挥的作用,因此选择并建立合适的动物模型,模拟人类口内状况进行相关的实验研究是临床实验最常用的方法。慢性根尖周炎的病理改变是在多种因子的共同作用下形成的,而白细胞介素是一种在炎症免疫过程中发挥重要作用的细胞因子,其家族内多个分型均已证实与慢性根尖周炎的发生发展相关,本文通过总结各分型之间的联系来梳理白细胞介素在慢性根尖周炎中发挥的作用,这为我们探究其病因和治疗提供了新的思路和方向。

新型激光成像技术可实时监测动物体内状况

杜克大学和加州理工学院联合开展了“单脉冲光声计算机断层扫描成像”(简称SIP-PACT),利用光显微技术和超声波成像技术观察动物的体内状况。研究人员称,对小型动物的活体扫描一直存在图像分辨率和扫描速度的限制,而这一新技术可以解决这一问题。它可以实时生成动物体内的断层扫描图,以成年小鼠为例,每秒可生成50张完整的断层扫描结果。

Super Nova小动物PET/CT——超高空间分辨率优化技术

正电子发射断层扫描显像（PET）是继CT和MRI影像技术后在生物医学工程领域出现的全新尖端科技，专门用于人体或动物在分子水平上的新陈代谢的功能成像。它集材料学、核物理、放射化学、计算机技术、医学影像技术和分子生物学技术之大成，被誉为二十一世纪医疗设备的高科技之冠。