扩散磁共振图像的大脑微结构成像研究综述

微结构成像是基于扩散磁共振成像在活体内表征人脑组织微结构特性的技术,现已被广泛应用于神经科学研究和临床应用中.微结构成像模型将不同组织特性和磁共振信号相关联以估算组织的微观特性,本文首先介绍微结构成像的研究现状及不足,之后从信号模型与多隔室模型两个角度综述了经典的大脑微结构成像方法,总结这两类模型存在的优点及不足,并介绍微结构量化分析方法,最后对微结构成像技术进行总结和展望.

基于扩散磁共振的脑组织微结构成像研究综述

微结构成像是为了改善传统扩散磁共振成像的一些缺点而发展的一种新技术。微结构成像范式旨在建立组织结构特性与体素级磁共振信号相联系的模型,以此来估计并绘制微结构属性。目前该技术正在实现从实验室研究到临床应用研究的转变。首先介绍扩散磁共振成像并分析传统技术存在的主要问题,然后阐述微结构成像原理;随后,对受阻与受限制复合扩散模型、神经突起方向离散度与密度成像等微结构成像中常用的多隔室模型研究现状展开综述,包括模型组成、模型优化和临床应用等方面,重点在于深度学习算法应用于微结构成像参数拟合的研究现状。最后,对微结构成像技术发展趋势进行展望。

扩散磁共振成像振荡梯度自旋回波原理及其在脑胶质瘤中的应用进展

脑胶质瘤作为成人最常见的恶性中枢神经系统肿瘤,具有高病死率及侵袭性强的特点。脑胶质瘤的肿瘤分级及遗传表型异质性将影响治疗方案制订及预后,治疗后疗效评估及肿瘤复发早期诊断有助于提高患者生存期。基于振荡梯度自旋回波(oscillating gradient spin echo,OGSE)的扩散MRI是一种新型扩散MRI技术,它通过探测细胞直径、细胞密度、细胞内外体积分数等微结构特征,在脑胶质瘤影像诊断上具有广阔的应用前景。本文就OGSE成像的技术原理、OGSE成像在脑胶质瘤分类分级、分子分型预测、疗效评估、鉴别诊断中的研究进展及OGSE成像的应用现状进行综述,为脑胶质瘤的术前诊断及术后评估提供新思路。

基于振荡梯度自旋回波的扩散磁共振成像研究进展

扩散磁共振成像(diffusion MRI,dMRI)是当前最有前景的生物组织微结构成像方法之一,在肿瘤、神经成像中取得了极大的进步。振荡梯度自旋回波(oscillating gradient spin echo,OGSE)序列是一种新型dMRI技术,它通过施加振荡梯度,使可测量的水分子有效扩散时间缩短,通过建立数学模型,可以测得细胞直径(diameter,d)、细胞外水分子扩散系数、细胞内水分子体积分数、细胞密度等微结构特征。在肿瘤细胞d值测量、肿瘤异质性评估、神经轴突直径测量中展现出临床应用前景。本文就OGSE的成像原理、OGSE在肿瘤和神经轴突中的研究现状及OGSE目前的限度进行综述,旨在为对该技术感兴趣的学者提供参考,推进OGSE的进一步研究,加速OGSE在临床诊疗中的应用进程。

膨胀显微成像技术的原理及应用

膨胀显微成像技术(expansion microscopy,ExM)是一种新型超分辨成像技术。该技术借助可膨胀水凝胶均匀地物理放大生物样本,在常规光学成像条件下实现超分辨成像。ExM适用于细胞、组织切片等多种类型生物样本。蛋白质、核酸、脂质等生物大分子均可借助ExM进行超分辨成像。ExM可与共聚焦显微镜、光片显微镜、超高分辨显微镜联合使用,进一步提高成像分辨率。近年来,多种从基础ExM拓展而来的衍生技术进一步促进了该技术的实际应用。本文综述了ExM及其衍生技术的基本原理、ExM与不同成像技术联用的研究进展及ExM在不同类型生物样本中的应用进展,并对ExM技术的发展前景做出展望。

Time Course of Changes in Trabecular Bone Microstructure in Rats with Spinal Cord Injury

The study aimed to examine changes in trabecular bone microstructure （TBMS） during the period of 5 weeks after the injury in a rat model of spinal cord injury （SCI）. Eight-week-old male Wistar rats underwent surgical transection of the lower thoracic spinal cord （SCI, n = 16） or sham operation （SHAM, n = 14）. TBMS （tissue volume, bone volume, bone volume fraction, trabecular thickness, width, number, separation, connectivity density, and trabecular bone pattern factor）, assessed using a micro-computed tomography, was deteriorated 1, 3 and 5 weeks after SCI. In addition, both bone mass and serum biochemical parameters were determined. Dry bone weight, ash weight, bone mineral content （BMC）, and BMC/tissue-volume were significantly lower in the SCI group than in the SHAM group throughout the experimental period. Serum inorganic phosphate and alkaline phosphatase levels were significantly lower in the SCI group than in the SHAM group 1 week after the surgery. SCI resulted in rapid deterioration of both bone mass and microstructure. These changes appeared as early as 1 week after SCI. Based on the authors＇ results, it should be noted that in SCI patients, interventions for preventing bone loss should start as soon as possible after the injury.