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AAV 重慶宣尊生物科技有限公司
micro-CT

血管造影在micro-CT中的檢測

 顯微 CT 空間分辨率可達到 1~100μm[1],其作為一種無損的檢測手段,可以在保持組織完整性的同時進行組織學分析。通過顯微 CT 可以對小動物的器官或者組織進行三維成像,可以在形態及功能上研究一些疾病模型中各種表型特征的變化。本文將介紹顯微 CT 在小動物心、腦等涉及血管形態、功能變化及形成方面的應用現狀和廣闊前景。

 

基于顯微 CT 的離體血管三維成像
 

1.1 離體血管三維成像的特點:
 

①掃描過程限制少,操作時可以通過調整時間和X射線的劑量等方法使得信噪比大化,實現微米級分辨率。

②其次,離體標本處于靜態,可避免運動及采集時間窗的影響,簡化掃描方案。
 

1.2 離體心、肺等器官血管成像
 

由于心跳、呼吸及血流速度的影響,會形成運動偽影及流空效應,對灌注鑄型后離體標本血管狀態恒定,無需控制掃描時間窗來達到精確的圖像采集,避免偽影形成。以下為對離體標本灌注后在顯微 CT 下經過長時間掃描獲得的小鼠肺、大腦、心臟和腎血管網絡的三維成像,血管直徑從 140 μm 逐漸顯影至 50 μm,與活體相比提高了 SNR,減少偽影形成。[2]


圖 1 (A) 成年小鼠腎臟,數字閾值設置為只突出主要血管,矢狀視圖。(B) 成年小鼠腎臟,數字閾值設置為突出細小血管,矢狀視圖。(C-D) 成年小鼠腎臟血管在冠狀面 (C) 和矢狀面 (D) 的觀察。



圖 2   綜合分析閾值處理的 MIP 和體積渲染的數據,可以更好地理解血管網絡。所有圖像都是同一個 Microfil 灌注的成年小鼠肝臟血管。(A)MIP 和 (B) 體積渲染的血管,突出主要血管。(C)MIP 和 (D) 體積渲染的血管,顯示全部血管。


圖 3   使用不透光的硅聚合物介質灌注后通過顯微 CT 進行完整的全裝標本血管成像。所有圖像來自同一個 Microfil 灌注的成年小鼠數據集。(A-B) 骨架和灌注的血管的體積渲染灰度圖像。(C-D) 灌注血管(紅色)和骨骼(白色)的體積渲染的偽彩圖像。


圖 4   通過灌注的小鼠器官脈管測量血管形態。每張圖像左側的色條表示相關的血管直徑。(A) 成年小鼠肺部血管的偽彩圖像。(B) 成年小鼠大腦冠狀動脈血管的偽彩圖像。(C) 成年小鼠心臟脈管的偽彩圖像。(D) 成年小鼠腎臟脈管的偽彩圖像。

 

1.3 離體微小血管成像:
 

除此之外,顯微 CT 還可以對更加細小的周圍神經微血管和骨內血管進行三維成像。圖 5 為將 SD 大鼠坐骨神經內微血管離體灌注后,進行顯微 CT 三維重建獲得坐骨神經內微血管形態和分布規律。[3]



圖 5  (a) 大鼠全身 CR 圖像 (b) microCT 橫截面圖(× 200)其中箭頭示顯影劑充盈部位 (c) 三維重建圖 P:神經近端 D:神經遠端


基于顯微 CT 的活體血管三維成像

2.1 活體血管三維成像的特點:
 

隨著對活體血管動態觀察的需求, 基于顯微 CT 活體的成像技術也不斷發展成熟?;铙w血管成像能盡量維持在某種特定生理或者病理狀態下觀察到血管的動態變化,且無需犧牲小動物生命,可對同一個體或群體進行連續動態觀察,獲得數據的同質性較好,能在縱向及橫向對比中減少誤差。
 

2.2 活體微小血管成像
 

下圖顯示了使用傳統造影劑(Iomerone 300,Bracco Altana)掃描時間為 40 秒的小鼠顱內和顱外血管的體內數據集。這些數據集不僅可以分析小鼠不同品系之間腦血管的解剖學差異,還可以評估缺氧和常氧之間的急性血管直徑變化。


圖 6   小鼠腦血管數據集的大強度投影(MIP,A-C)和體積渲染(D)。圖像(A)顯示了大腦內部動脈(ICA)通過顱底和 Willis 圈的情況,其中包括大腦中動脈(MCA)和大動脈。大腦中動脈(MCA)和大腦前動脈(ACA),以彎曲的 MIP 形式呈現。圖片 (B) 是 BALB/c 小鼠的 Willis 圈的橫向視圖,顯示了大腦后動脈(PCA)、小腦上動脈(SCA)和后交通動脈(PcomA)。圖片 (C) 表示小鼠腦血管的矢狀圖。小鼠腦血管的矢狀面圖,可見舌周動脈(azPA)的小分支。D)顯示了小鼠顱外血管的體積圖,其中包括頸總動脈(CCA)、顱外動脈(ACA)等動脈。


圖 7   圖片 A、B 顯示 BALB/c 小鼠 Willis 圈的體積渲染數據集,C、D 顯示 C57BL/6 小鼠可見的大腦前動脈(ACA)、大腦中動脈(MCA)、頸內動脈(ICA)、大腦后動脈(PCA)、小腦上動脈(SCA)、后部交通動脈(PcomA)和基底動脈(BA)。在 BALB/c 小鼠中,后循環主要由 PcomA 供應,而在 C57BL/6 小鼠中,相關區域由 BA 和 SCA 供應,這可能導致不同的梗死區域小鼠卒中模型中不同的梗死區域與血管解剖結構的差異相對應。

 

顯微 CT 的血管評估應用

顯微CT可以提供組織結構的定量分析,通過專門的可視化和形態分析軟件系統處理掃描數據,可以客觀地量化血管三維結構。通過定量指標的測量,可以客觀評價血管定量,更加精確地描述血管在細微形態學中的變化。

 

小鼠頸動脈的對比度增強微型 CT 成像:計算壁面剪切應力的新方案[6]
 

壁面剪切應力(WSS)參與了動脈粥樣硬化的病理生理學。使用 WSS 操縱的動脈粥樣硬化小鼠模型,可以調查 WSS 和動脈粥樣硬化之間的相關性。通過建立細節充分的血管網絡三維幾何形狀,可以幫助確定 WSS。利用 eXIA 160 這種小動物造影劑,在顯微 CT 上評估小鼠血管網絡的充分性,并基于局部閾值分割算法對血管進行幾何分割。




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