基于組織切片的大鼠視神經(jīng)內(nèi)微血管三維重建.pdf

1、1.研究意義與目的
　　 人工視覺(jué)通過(guò)生物和工程技術(shù)為失明患者重見(jiàn)光明帶來(lái)了希望,受到廣泛關(guān)注,并已取得令人鼓舞的進(jìn)展。我國(guó)于2005年通過(guò)“973”項(xiàng)目首次資助了這一領(lǐng)域的研究,擬通過(guò)視神經(jīng)接口方式達(dá)到使患者復(fù)明的目的。先期,我們應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),已初步成功重建了大鼠視神經(jīng)纖維束的三維模型。為進(jìn)一步了解大鼠視神經(jīng)內(nèi)微血管分布特征,我們?cè)谘苊髂z墨汁灌注和連續(xù)組織切片的基礎(chǔ)上,應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)大鼠視神經(jīng)內(nèi)微血管進(jìn)行三維重建,以

2、期為視覺(jué)假體電極接入視神經(jīng)確定最佳窗口建立有益的動(dòng)物模型。
　　 2.方法
　　 實(shí)驗(yàn)用成年SD大鼠,經(jīng)心灌注1O％的明膠-墨汁混合液后取出全長(zhǎng)視神經(jīng)。為確保三維重建時(shí)連續(xù)切片的對(duì)位,在視神經(jīng)的鼻側(cè)和顳側(cè)各放置1和2根頭發(fā)作為內(nèi)標(biāo),用OCT包埋,做20μm連續(xù)冷凍切片,Olympus圖像處理系統(tǒng)顯微照相獲取數(shù)字圖像,用Photoshop9.0cs手工初步對(duì)位連續(xù)數(shù)字圖像,在SunGraph6000A專業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)工作站上,

3、將視神經(jīng)分為前、中、后3段(大鼠視神經(jīng)的前段約位于球后0～5.0 mm,中段為球后5.0～8.0 mm,8.0mm至視交叉部分為后段),應(yīng)用Amira3.1.1軟件將二維切片圖像重建成三維可視化圖像。并應(yīng)用Image-J和Leica QWin等軟件對(duì)視神經(jīng)內(nèi)微血管的數(shù)量、面積和圓形度等參數(shù)進(jìn)行分析,以了解微血管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分布規(guī)律。
　　 3.結(jié)果
　　 用10％明膠-墨汁1:1混合液灌注大鼠,至大鼠四肢、嘴唇、全身皮膚

4、變黑,能很好的顯示視神經(jīng)內(nèi)的微血管,能用于對(duì)視神經(jīng)內(nèi)微血管的研究。應(yīng)用3根頭發(fā)絲作為內(nèi)標(biāo),在組織切片中能滿足圖像對(duì)位的需要。
　　 運(yùn)行Amira3.1.1軟件將二維切片圖像重建成三維可視化圖像。從重建的3部分視神經(jīng)正面圖中可以看到,血管是圍繞神經(jīng)束排列的。中段及后段視神經(jīng)束的空缺部位較多,但是在前段視神經(jīng)中由于血管分支多,神經(jīng)束的空缺部位不明顯。在前段視神經(jīng)的斜側(cè)面圖中可以看到的血管密度大,橫向交錯(cuò)多,交織成網(wǎng),中段視神經(jīng)的斜

5、側(cè)面中出現(xiàn)縱行的血管,到后段視神經(jīng)內(nèi)的血管橫向逐漸減少而縱行的血管逐漸增多。在三部分的圖中可以看到,在前兩段的視神經(jīng)鼻側(cè)面都有大而粗的血管,但是在后段,該血管到了視神經(jīng)的背側(cè)面。
　　 大鼠視神經(jīng)的直徑由球后到視交叉是逐漸減小的。在球后視神經(jīng)的直徑約為0.5mm,靠近視交叉的視神經(jīng)的直徑約為0.46mm,但是中后段視神經(jīng)的變化并不明顯。
　　 光鏡下顯示大鼠視神經(jīng)橫切面靠近眼球的視神經(jīng)內(nèi)微血管多數(shù)是彎曲,在靠近視交叉的視

6、神經(jīng)內(nèi)的微血管多與視神經(jīng)軸平行,中間視神經(jīng)內(nèi)的微血管界于兩者之間,因此將視神經(jīng)按照橫斷面上血管的形態(tài)劃分為前、中、后3段。大鼠視神經(jīng)的前段約位于球后0～5.0 mm,中段為球后5.0～8.0 mm,8.0mm至視交叉部分為后段。大鼠視神經(jīng)的外周微血管的數(shù)量由球后到視交叉三段分別為21.9±3.9、17.4±3.7、20.3±3.1,各段兩兩比較,前段與中段有顯著差異(P＜0.01),中段與后段有差異(P＜0.05),前段與后段無(wú)明顯差異

7、。視神經(jīng)內(nèi)部的微血管數(shù)量從球后到視交叉分別為30.0±3.2、27.5±4.0、32.9±7.4,各段兩兩比較,中段與后段有顯著差異(P＜0.01),前段與中段及后段比較均無(wú)差異。前、中、后三段內(nèi)部微血管的數(shù)密度分別為14.0±0.8/1×105μm2、16.3±0.8/1×105μm2、20.5±1.5/1×105μm2,各段兩兩比較,前段與后段有顯著差異(P＜0.01),中段與后段有差異(P＜0.05),前段與中段無(wú)明顯差異。

8、>　　 用Leica Qwin軟件計(jì)算視神經(jīng)內(nèi)微血管的面積顯示,前段、中段、后段視神經(jīng)內(nèi)微血管的面積分別為11616.36±1858.65μm2,6286.10±736.32μm2,4590.50±1137.67μm2。前、中、后三段微血管的面密度分別為5.85％±0.92％、3.67％±0.42％、2.7％±0.50％。各段兩兩比較,前段與中段(P＜0.01)差異有顯著性;前段與后段(P＜0.01)差異有顯著性;中段與后段(P＜0.

9、01)差異有顯著性。
　　 運(yùn)行Image-J軟件分析微血管的圓形度結(jié)果顯示,前、中、后各段視神經(jīng)內(nèi)微血管的平均圓形度分別為0.52±0.03、0.58±0.04、0.68±0.05,各段兩兩比較,均有顯著差異。
　　 4.結(jié)論
　　 大鼠視神經(jīng)內(nèi)微血管數(shù)量從球后到視交叉逐漸增多,其變化在前中段變化不明顯,但是在中后段微血管數(shù)量明顯增多。數(shù)密度同樣從球后到視交叉逐漸增大。但是,面積分析顯示視神經(jīng)內(nèi)微血管的面積及面