同步輻射下大鼠馬尾神經(jīng)損傷的三維形態(tài)學(xué)研究.pdf

1、研究背景:
　　馬尾神經(jīng)是一種特殊的外周神經(jīng)，與普通外周神經(jīng)相比，對(duì)外界不良刺激的抵御能力偏弱，一旦發(fā)生損傷，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的下肢功能障礙、鞍區(qū)感覺(jué)障礙及二便功能障礙等癥狀，手術(shù)治療效果差，神經(jīng)功能恢復(fù)程度有限，給患者及其家庭帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)和精神負(fù)擔(dān)。目前關(guān)于馬尾神經(jīng)損傷的基礎(chǔ)和臨床研究鮮有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，在神經(jīng)成像研究上也缺乏創(chuàng)新的技術(shù)和方法。在目前的馬尾神經(jīng)形態(tài)學(xué)研究中，最常使用的檢測(cè)方法為光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡，對(duì)組織行切片染色

2、后鏡下觀察，雖然能達(dá)到很高的分辨率，但受限于照明光束與電子束的穿透能力限制，均不能直接用于樣品內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的三維成像，僅能得到局部標(biāo)本的二維圖像，無(wú)法觀察到神經(jīng)內(nèi)部的三維空間結(jié)構(gòu)。
　　同步輻射是在環(huán)形軌道上做加速運(yùn)動(dòng)的帶點(diǎn)粒子沿切線方向發(fā)出的連續(xù)分布的電磁輻射，由于其高純度、高亮度、高準(zhǔn)直、高偏振、準(zhǔn)相干等獨(dú)特而優(yōu)異的特性，以及其在時(shí)間和空間分辨率上的巨大優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)ξ⑿〉慕M織甚至細(xì)胞進(jìn)行三維和動(dòng)態(tài)觀察，目前已有生物學(xué)家依托同步

3、輻射光源觀察生物大分子的三維結(jié)構(gòu)，進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)研究。相位襯度成像是一種新的成像理論和技術(shù)，利用X線的折射效應(yīng)及不同組織折射系數(shù)的不同進(jìn)行成像，具有微米量級(jí)的空間分辨率，對(duì)輕元素構(gòu)成的軟組織的分辨率提高1000倍以上，對(duì)神經(jīng)、血管、韌帶、軟組織腫瘤等有良好的成像效果和很高的分辨率。目前，同步輻射相位襯度成像已經(jīng)用于腦血管、脊髓血管、肝臟組織等的三維立體成像，分辨率達(dá)到數(shù)微米，能夠清晰的觀察到組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及細(xì)微變化，為臨床研究提供新發(fā)現(xiàn)

4、。目前為止，同步輻射光源應(yīng)用于馬尾神經(jīng)損傷的成像研究還未有報(bào)道。因此，本課題將同步輻射相位襯度成像應(yīng)用于大鼠馬尾神經(jīng)的研究，觀察正常馬尾神經(jīng)及急性損傷后馬尾神經(jīng)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)及神經(jīng)纖維的形態(tài)變化，為馬尾神經(jīng)損傷的治療及神經(jīng)損傷修復(fù)提供新的理論支持。
　　研究目的:
　　建立并改進(jìn)大鼠馬尾神經(jīng)急性損傷模型，取得標(biāo)本后馬尾神經(jīng)進(jìn)行鋨酸染色，利用上海同步輻射光源(SSRF)對(duì)正常及損傷的馬尾神經(jīng)進(jìn)行相位襯度成像，觀察正常及不同損傷

5、程度后馬尾神經(jīng)內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)及神經(jīng)纖維的變化，并進(jìn)行定量分析，為馬尾神經(jīng)的損傷修復(fù)提供新的理論支持。
　　研究方法:
　　1、選取24只成年SD大鼠，分為對(duì)照組(n=6)，假手術(shù)組(n=6)，模型組1(n=6)和模型組2(n=6)，七氟烷吸入麻醉后，行L5-6椎板切除術(shù)。損模型組采用改良Allen's重物撞擊法制作大鼠L5-L6馬尾神經(jīng)急性損傷模型，分別給予不同的致傷力，造成不同程度的損傷。術(shù)后行BBB評(píng)分、甩尾試驗(yàn)判定大鼠行

6、為學(xué)改變，并對(duì)標(biāo)本行HE染色、免疫熒光染色、LFB染色，觀察損傷后馬尾神經(jīng)組織病理變化。
　　2、對(duì)標(biāo)本進(jìn)行甲醛固定、酒精梯度脫水、鋨酸染色、環(huán)氧樹(shù)脂包埋等處理，制作同步輻射相位襯度成像實(shí)驗(yàn)標(biāo)本。
　　3、于上海同步輻射光源(SSRF)BL13W1生物醫(yī)學(xué)線站對(duì)標(biāo)本進(jìn)行相位襯度成像掃描，獲得原始投影圖。
　　4、采用PITRE和PITRE-BM軟件對(duì)原始圖片進(jìn)行相位恢復(fù)、sinogram重建、slice生成;用VG S

7、tudio MAX3.0軟件對(duì)slice進(jìn)行三維重建，對(duì)馬尾神經(jīng)的進(jìn)行三維成像。
　　5、比較分析正常馬尾神經(jīng)、損傷馬尾神經(jīng)的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)變化及神經(jīng)纖維的變化。
　　研究結(jié)果:
　　1、成功建立了馬尾神經(jīng)急性損傷模型。
　　2、同步輻射相位襯度技術(shù)對(duì)馬尾神經(jīng)進(jìn)行成像，得到高分辨率的斷層圖像，進(jìn)一步對(duì)斷層圖像重建得到馬尾神經(jīng)及內(nèi)部神經(jīng)纖維的三維立體成像。相當(dāng)于應(yīng)用同步輻射成像技術(shù)對(duì)馬尾神經(jīng)進(jìn)行三維CT檢查。

8、　　3、得到高分辨率的神經(jīng)三維立體結(jié)構(gòu)圖像，通過(guò)對(duì)正常馬尾神經(jīng)及損傷馬尾神經(jīng)的斷層圖像及三維圖像比較，發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)械打擊造成馬尾神經(jīng)重度損傷時(shí)，髓鞘腫脹、崩解，神經(jīng)纖維走行紊亂，神經(jīng)內(nèi)部髓鞘所占體積比下降。而對(duì)于輕度損傷的馬尾神經(jīng)，因神經(jīng)水腫，髓鞘腫脹導(dǎo)致所占體積比增加
　　研究結(jié)論:
　　本實(shí)驗(yàn)用Allen's重物打擊法建立的急性馬尾神經(jīng)損傷模型操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)性強(qiáng)，很好的模擬了機(jī)械作用下腰椎外傷時(shí)發(fā)生馬尾神經(jīng)急性損傷的致病過(guò)