多巴胺转运蛋白显像探针^(18)F-FP-CIT的AllinOne模块自动化制备及大鼠基底节Micro PET/CT显像

目的:验证AllinOne模块自动化制备多巴胺转运蛋白(dopamine transporters,DAT)显像探针18氟-氮-(3-氟丙基)-2β-甲酯基-3β-(4′-碘苯基)去甲基托烷[^(18)F-N-(3-fluoropropyl)-2β-carbomethoxy-3β-(4′-iodophenyl)nortropane,^(18)F-FP-CIT]的稳定性和效率,同时验证产物的安全性和靶向性及对大鼠基底节区的显像作用。方法:以氮-(3′-甲基黄酰氧基丙基)-2β-甲酯基-3β-(4′-碘苯基)去甲托烷作为反应前体,在四丁基氢氧化铵(Tetrabutylammonium Hydroxide,TBAOH)和氨基聚醚(Aminopolyether,Kryptofix 222)催化下,与干燥后的^(18)氟离子(^(18)F^(-))发生氟化反应,产物经高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)分离纯化,并以最高产率条件建立AllinOne模块的^(18)F-FP-CIT自动化合成程序,并对产物行质量控制检测和大鼠脑微型正电子发射计算机断层扫描系统(micro positron emission computed tomography,Micro PET/CT)显像验证。结果:由AllinOne模块自动化制备的20批次^(18)F-FPCIT的平均合成时间为(72.9±8.9)min,经衰减校正后,合成平均效率为34.8%±5.7%,平均放射化学纯度为98.4%±2.0%。产物^(18)F-FP-CIT的无菌检测、内毒素检测、毒性检测结果以及溶剂残留乙腈含量均符合临床使用标准。Micro PET/CT显像可见正常大鼠基底节均匀、明显的靶向摄取,基底节摄取^(18)F-FP-CIT的程度分别是大脑皮层的2.6倍,小脑的3.7倍,颅骨的4.1倍。结论:AllinOne模块可稳定、迅速、高质地自动化制备DAT显像剂^(18)F-FP-CIT,有望为帕金森病(Parkinson′s disease,PD)等神经退行性变的临床诊疗提供影像技术支持。

高分辨显微CT技术进展

显微CT是一种新型的采用X射线成像原理进行高分辨三维成像的设备。可以在不破坏样品的情况下,对骨骼、牙齿和各种生物材料等离体标本进行高分辨三维成像。近年来,更多地用于小动物活体成像,用于药物开发,肿瘤病理学和基因显型研究。本文围绕显微CT的技术手段进行综述,总结了它的现状和几个重要发展方向,高成像对比度、超高分辨率、快速实时以及多模态成像。

骺板损伤的显微CT表现及病理变化研究

目的：探讨实验性骺板损伤修复过程中的显微CT表现及病理变化.方法：取4～5周龄Wistar大鼠50只,选择右侧胫骨制作骺板损伤动物模型,左侧作为对照.分别于造模后1、3、7、11和21 d各选取10只大鼠处死,取双侧胫骨行显微CT扫描,观察损伤骺板的影像特征,并通过组织学切片HE染色,观察骺板内组织细胞的动态改变.结果：①对照侧骺板显微CT及组织形态表现.造模后1d,显微CT图像显示骨骺与干骺端高密度带间波浪形带状低密度区,边缘清晰;造模后7d,骺板轻度变窄;11d后逐渐明显变窄,中间部位较边缘显著;21 d时骺板区密度增高,明显变窄.造模后1d,骺板HE染色切片示骺板4层结构清晰可见,软骨细胞呈柱状规律排列;7 d后幼稚软骨细胞逐渐减少,增殖层细胞柱逐渐稀疏,肥大层宽度减小,细胞膨大、退化,骺板逐渐变窄,其中以造模后21 d表现最明显.②观察侧骺板显微CT及组织形态表现.造模后1d,显微CT可见干骺端骨折;造模后3～7d,骺板宽度先增加,然后趋于正常;11d时骺板宽度减小伴新生骨质形成,干骺端下见迂曲透亮影;21 d时骺板宽度明显变窄,骨桥形成.HE染色显示损伤早期骺板细胞正常结构消失,肥大层结构紊乱,组织出血、水肿;造模后7d时静止层细胞聚集,并大量出现在损伤区,同时软骨细胞增殖活跃;11 d时损伤区出现大量静止层细胞,软骨细胞增殖活跃,成簇的软骨细胞团伸入干骺端;21 d时损伤区见成熟小梁骨横贯干骺端至骨骺.结论：显微CT空间分辨率高,可动态反映骺板损伤的修复过程,是研究实验性小动物骺板损伤理想的影像学检查方法.

小动物SPECT/CT的应用进展

在分子影像学发展的过程中核医学分子成像扮演着至关重要的角色。大型仪器如PET、SPECT的广泛应用为核医学的兴盛带来了新的契机,并以新的成像概念进入到了可实时动态观察在体生物学行为的时代。依据不同成像模态的优势,核医学将CT作为贴合补充,使PET/CT、SPECT/CT应运而生。SPECT/CT融合了SPECT的功能显像和CT的解剖显像,为多种临床疾病的诊断和治疗提供了综合全面的影像依据。小动物SPECT/CT作为基础医学分子影像的重要研究平台,不仅为基础分子研究带来了广阔的发展前景,同时也对临床医学的发展起着重要推动作用。

99mTc标记PD-L1纳米抗体用于荷非小细胞肺癌模型SPECT/CT显像

目的:使用放射性核素99m Tc标记程序性死亡受体-配体1(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)纳米抗体,制备靶向非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)的显像剂(99mTc-PD-L1纳米抗体),评价其在SPECT/CT上显示肿瘤PD-L1表达的可行性。方法:采用三羰基化合物试剂盒制备标记前体三羰基锝化合物盐溶液,标记PD-L1纳米抗体,并测定标志物的标记率、放射化学纯度及体外稳定性;分别构建PD-L1高表达(HCC827)和PD-L1阴性(A549)的 NSCLC裸鼠移植瘤模型,经尾静脉注射99mTc-PD-L1纳米抗体30、90 min后,观察和分析SPECT/CT显像。结果:99mTc-PD-L1纳米抗体的标记率在95%以上,且在磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)和血清中均表现良好的稳定性。小动物SPECT/CT显像表明99mTc-PD-L1纳米抗体在PD-L1高表达组中具有良好的肿瘤摄取,而在PD-L1阴性组无明显肿瘤摄取,表明99mTc-PD-L1纳米抗体能够显示肿瘤PD-L1的表达情况,具有良好的体内特异性;此外,99mTc-PD-L1纳米抗体主要分布在肾脏,通过泌尿系统排泄,肝脏、脾脏、心脏、肺及软组织等显影微弱,甲状腺区及胃肠未见核素浓聚,证实显像剂具有良好的生物分布。结论:该研究利用三羰基化合物试剂盒成功制备了99mTc-PD-L1纳米抗体,标志物具有良好的标记率和体外稳定性,能够在PD-L1高表达的NSCLC中特异性浓聚,有潜力成为一种新型的显示肿瘤PD-L1表达的显像剂。

一种具有相衬效应的高分辨显微CT系统研发

显微CT(Micro-computed tomography,Micro-CT)是一种新型的采用X射线成像原理进行超高分辨率三维成像的设备。可以在不破坏样品的情况下,对各种材质样品或活体小动物进行高分辨三维成像。本文介绍了一种高分辨显微CT系统开发,通过小昆虫样品的投影与断层图像,清晰显示了边缘增强的相位衬度效应。同时,断层图像显示了系统的细节分辨能力高于12微米。

显微CT的研究及应用的初步评述

近五年来在国内外显微CT的研究和应用,得到了很大的发展;微观病理显微诊断的空间分辩为微米数量级。目前医学CT影像的空间分辨率已达到0.35mm,已能满足宏观病理学诊断的要求。如果医学CT的空间分辩率再提高到微米水平,即可清晰显示细胞和组织的微细结构,从而满足现代医学临床病理诊断金标准的要求。目前工业CT(ICT)的空间分辨率已达到5-20微米,从而为提高医学CT的空间分辨率提供技术依据。 本文引述用工业微焦点CT机首次对小动物组织进行显微成像的结果;提出应用微焦点X线源,以及采用钨酸镉集成电路CCD检测技术,进一步缩小检测器元件探头的尺寸和增加检测器探头的数目,可以提高医学CT的空间分辨率;应用电子束快速扫描技术,可以提高医学CT的时间分辨率,达到动态的水平;应用双能X线束扫描技术,可以进一步提高密度分辩率。如果未来医学CT的空间分辨率达到微米级(显微CT),时间分辨率达到毫秒级(动态CT),密度分辨率能观察到神经细胞有兴奋时,胞内钙离子浓度的瞬态上升1000倍,即成为显微动态和功能CT,就可以观测人脑神经元在不同功能状态下的动态兴奋和时空编码过程,对进一步研究人脑的记忆和思维认知过程有重要意义。

激素诱导去势后绵羊骨质疏松动物模型的椎体微观结构观察及力学性能研究

目的运用去势+糖皮质激素的方法,建立绵羊骨质疏松椎体模型,并通过Micro-CT观察其微观结构变化与其生物力学之间的关系。方法采用完全随机的设计方法,选用3±0.5岁绵羊24只,随机分配至3个处理组:A组(去势组),B组(去势+激素组),C组(假手术组),每组8只绵羊。观察时间为经过相应处理后9,12月。在每个时间点,处死一定数量的绵羊,然后检测各组在各时间点上椎体的骨密度(BMD);生物力学性能变化:测试最大轴向拔出力(Fmax)和最大抗压强度及其能量吸收值.同时切取部分椎体行Micro-CT检查,对各组各个时间点绵羊腰椎骨小梁微观结构进行观察。结果随着时间的延长,A,B组较C组均出现BMD及生物力学性能下降,显微CT观察见骨小梁空间结构呈骨质疏松样变化,且在同一时间点B组较A组向骨质疏松样变化更显著。结论运用去势+糖皮质激素的方法,可快速的建立绵羊骨质疏松动物模型,且经激素诱导9个月及12个月的去势绵羊均是较为理想的骨质疏松动物模型。

小动物影像学技术在骨关节炎动物模型研究中的应用

骨关节炎(OA)的影像学诊断方法主要包括X线片、CT、MRI、B超检查等,在特异性、敏感性和运用等方面各有侧重。与上述传统影像学检查手段相比较,近年来发展起来的Micro-CT、小动物核磁影像等高分辨率小动物影像学技术,不论在图像清晰度、细微结构显示方面,还是在定量分析方面都具有明显优势,在OA动物模型研究中发挥着重要作用。该文简述OA动物模型的建立,介绍各影像学技术的特点,综述Micro-CT在OA动物模型骨性结构成像和软骨成像中的作用,并从关节软骨成像序列选择、软骨厚度测量、软骨成分分析、其他组织病变分析等方面探讨小动物核磁影像技术在OA动物模型中的应用价值,同时对小动物影像学技术在OA动物模型应用的未来前景进行展望。

癫痫的PET受体显像

癫痫患者脑组织标本及癫痫动物模型研究发现,多种神经递质与癫痫有关。通过向体内引入这些神经递质不同受体亚型的特异性放射性配体,可以得到脑内受体分布图,反映它们在癫痫发生中的作用,同时检测出癫痫灶,这也就是癫痫的PET受体显像原理。较之于传统的癫痫检查方法,PET受体显像的特异性和敏感性都极高,可以检测出MRI、CT阴性的癫痫灶,具有很高的临床诊断价值,而且为研究癫痫的发病机制、抗痫药物及抗痫疗效评估提供了一种很好的无创伤性手段,从而为难治性癫痫的最终攻克带来希望。

基于随机森林算法的小鼠micro-CT影像中骨骼关节特征点定位

随着小动物成像技术的发展,技术人员每天需要处理的小动物影像数量急剧增长,这使得自动化的小动物图像分析方法成为迫切的需求。在小鼠图像分析方面,小鼠灵活多变的身体姿态给自动化的图像分析带来困难。基于随机森林算法实现小鼠micro-CT图像中骨骼关节点的自动定位,为解决小鼠影像中身体姿态的自动识别打下基础。该算法主要分3步:先通过分类随机森林算法得到小鼠骨骼关节点的粗定位,再通过回归随机森林算法进一步减小定位误差,最后通过图匹配的方法在备选点中挑选正确位置上的关节点。对49例不同身体姿态的小鼠全身三维micro-CT图像进行测试,全身关节点定位的成功率为98.27%,定位误差的中值为0.68 mm。同时验证联合使用分类与回归随机森林的必要性,并探究训练数据的数量对不同骨关节的识别效果的影响。研究为小鼠micro-CT影像中身体姿态的识别提供一种新方法,为后续的自动化图像配准、图像分割以及自动化图像测量提供重要的定位信息。

小动物能谱显微CT

主要技术与性能指标,X射线源:90 kV封闭式免维护,探测器:能量分辨光子计数式,空间分辨能力:15μm,密度分辨率:优于0.5%,透视灵敏度:优于0.5%,最大扫描视野:Ф80 mm主要应用,用于临床前实验研究的活体动物CT成像仪器,代表性应用成果,昆虫、鱼类、小鼠、大鼠等啮齿动物的全身结构高信噪比能谱成像。

显微CT对小动物血管三维成像的研究进展

小动物模型一直以来是生物机体发育和人类疾病研究的重要工具，通过影像学方法对小动物器官或者组织进行三维成像，可以在形态及功能上来研究这些疾病模型中各种表型特征的变化。特别是在心、脑、肿瘤、创伤、皮瓣等涉及血管形态、功能变化及形成方面的研究应用前景广阔。计算机断层扫描技术（CT）的应用使得医学影像学取得极大发展。但是临床使用的CT几何分辨能力相对较低，限制了小动物成像的发展。因此，

显微CT技术在澄江生物群节肢动物研究中的应用——以Misszhouia longicaudata为例

本研究以云南寒武纪澄江生物群节肢动物周小姐虫(Misszhouia longicaudata)为例,使用显微CT(Computed Tomography,计算机断层扫描的简写)技术对其保存在化石围岩内部的结构信息进行提取。通过Drishti软件对CT数据进行处理后,研究者可以在不破坏标本的前提下复原该动物腿肢较为完整的三维细节。此研究方法一方面对传统研究方法进行了重要补充,另一方面在研究中也对保存精美的澄江生物群化石起到保护作用,对这类标本的研究和保护具有重要意义。

认知减退合并运动障碍脑18F-FDG PET/CT显像1例

患者男, 72岁, 认知减退合并运动障碍2年。家属发现患者近2年间断嗜睡, 有时白天持续睡1 d, 有时可全天保持清醒;思维混乱, 说一些不存在的事情, 如参加比赛赛跑游泳, 并做出相应动作;看到家里有不存在的人和动物;走路慢, 前倾, 需搀扶;生活不能自理, 饮水进食呛咳;二便控制不佳;常梦魇, 时有喊叫、抓握、挥臂、踢打、逃跑动作。体格检查:嗜睡状态, 可唤醒;可讲出自己及家人名字年龄等信息;瞬时记忆与短时记忆受损;计算能力下降;面部表情少, 构音欠清, 眼球运动上下视差;无静止性震颤, 肌张力高, 运动迟缓、减少, 双手轮替笨拙, 指鼻不到位;前倾步态, 小步, 转身分解, 上肢伴随少, 后拉试验后退3~4步;病理征未引出。患者10余年前诊断脑梗死, 诊断抑郁症多年, 间断服药。简易精神状态检查量表20分, 蒙特利尔认知测评量表11分。为评估患者脑代谢情况, 行脑18F-FDG PET/CT显像(图1)。

骨质疏松绵羊模型松质骨及皮质骨的微观结构及力学性能变化的研究

目的观察去势手术对绵羊皮质骨和松质骨的骨密度、骨小梁结构及力学性能的影响。方法20只雌性成年绵羊(4±1.5)随机分为去势4个月组(OVX-4months)(4只)、去势12个月组(OVX-12months)(8只)和假手术(Sham)组(8只)。OVX组行双侧卵巢切除术,假手术组仅显露双侧卵巢,术中测定腰椎骨密度。分别与术后4、12个月处死动物,测定股骨颈、股骨干及股骨髁的骨密度,并行MicroCT分析及生物力学测试。结果去势12个月后(OVX-12months)组腰椎、股骨颈及股骨髁的骨密度较对照组显著降低,而皮质骨骨密度无明显降低。其松质骨的相对骨体积(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数目(Tb.N)较对照组显著降低,表面积体积比(BS/BV)、骨小梁间隙(Tb.Sp)则较对照显著增高。生物力学测试表明,去势12个月后,腰椎松质骨的最大压缩应力分别较Sham组和OVX-12months组下降82.5%和85.9%,力学强度显著下降,而皮质骨的力学强度无显著变化。结论去势12个月后,绵羊腰椎、股骨部的松质骨BMD及骨小梁空间结构参数明显降低,力学强度也显著下降,可以作为骨质疏松的大动物模型。而皮质骨的骨密度和力学强度下降不明显,需要更长的去势时间。

去势加地塞米松肌肉注射法兔骨质疏松模型建立的实验研究

目的探究应用去势加肌肉注射地塞米松的方法建立兔骨质疏松模型的可行性。方法将24只5月龄雌性新西兰兔随机分成假手术+肌注生理盐水组、去势+肌注生理盐水组和去势+肌注地塞米松组,每组8只动物。后两组动物行双侧卵巢切除术。术前和术后2、3月时采用双能X线吸收骨密度测量仪及术后3月应用micro-CT进行测量分析。结果micro-CT三维重建分析表明,去势加肌注地塞米松肌肉注射组兔术后3月时股骨远端BMD、BMC和骨小梁立体测量的一些指标与假手术的差值有统计学意义,去势+肌注地塞米松组和去势组兔骨小梁稀疏、断裂、排列紊乱,但前者更为明显。结论去势+肌注地塞米松法建立新西兰兔骨质疏松症模型切实可行,造模时间较单纯去势法更短,3个月即可。

持续或间断应力载荷下正畸微种植体稳定性的组织形态学和生物力学评价

背景:在正畸治疗过程中,很多学者认为间断力相比持续力能获得同等甚至更大的牙移动疗效,并可减少牙根吸收等不良反应的发生,然而上述结论多来自体外细胞实验或临床个案观察,尚缺少设计科学合理、规模较大的动物实验。目的:分析持续应力或两种模式间断应力载荷对正畸微种植体骨整合及生物稳定性的影响。方法:取48只Beagle犬(四川大学实验动物中心提供),在下颌骨两侧第一磨牙和第二前磨牙的根间区域各植入1枚微种植体(每只犬共植入4枚微种植体),随机分4组:持续组每个加载周期连续加载应力,间断A组在每个加载周期的最后3d中断应力,间断B组在每个加载周期的最后7d中断应力,以未加力组为对照。应力加载方法与周期:通过结扎丝在同侧2个微种植体安装镍钛螺旋拉簧,实施加载力;设置1个加载周期为2周,共加载4个周期。加载2,4,6,8周后,获取各组下颌骨组织,进行显微CT、组织学观察和力学拉拔测试。实验方案经过四川大学实验动物伦理委员会批准。结果与结论:①未加力组加载不同时间点的峰值拉拔力均高于持续组(P<0.05),间断B组加载2,4,6周后的峰值拉拔力均高于持续组(P<0.05),间断A组加载2周后的峰值拉拔力均高于持续组(P<0.05);②显微CT显示相同加载时间点下,未加力组骨整合、骨体积分数、相交表面均高于持续组(P<0.05);间断B组加载2,4,6,8周后的骨整合、骨体积分数高于持续组(P<0.05),加载2,4,6周后的相交表面高于持续组(P<0.05);间断A组加载2,4周后的骨整合高于持续组(P<0.05),加载2,4,6周后的骨体积分数高于持续组(P<0.05),加载2周的相交表面高于持续组(P<0.05);③加载8周后,各组均可见骨重塑现象,骨重塑由好到差的排序依次为:未加力组、间断B组、间断A组、持续组;④结果表明,间断应力相比持续应力加载更有利于微种植体获得良好的稳定性,且7d/7d间断加载周期较11d/3d方案更能促进骨-微种植体结合。

陇中损伤散对大鼠股骨骨折愈合的影响

目的:观察陇中损伤散对大鼠股骨骨折愈合的影响。方法:采用自制钝性打击器对40只3月龄健康SD大鼠制造闭合股骨干骨折模型后随机分为观察组和对照组,每组20只。观察组每日以1.6 g/kg陇中损伤散拌食,对照组正常喂食,于2、4、6、8周每组各处死动物5只,行X线摄片,观察右股骨骨折愈合情况,并对患肢进行micro-CT测量分析。结果:X线摄片显示自2周开始即有骨痂开始形成,至8周骨痂塑形改建,骨折愈合,观察组骨痂形成、骨折愈合较对照组明显;micro-CT三维重建分析表明,在2、4、6周时观察组在骨小梁立体测量学的指标与对照组的差异有统计学意义,在4、6、8周时观察组的BMD、BMC分别比对照组高,结果有统计学意义(P<0.05)。结论:陇中损伤散治疗能促进骨折部位骨小梁较早的形成和改建,促进矿盐的沉积,利于骨折愈合。