基于印度墨水灌注的小鼠全腦連續(xù)血管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究.pdf

1、腦血管作為大腦的能量物質(zhì)運(yùn)輸通道，會(huì)伴隨人的老化、中風(fēng)、阿爾茲海默病等神經(jīng)性疾病的發(fā)生而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)改變，對(duì)腦血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的獲取是研究腦血流，進(jìn)而研究腦代謝和腦功能的基礎(chǔ)。受全腦血管標(biāo)記和成像工具的限制，現(xiàn)有對(duì)腦血管結(jié)構(gòu)的研究主要集中在全腦尺度的大尺寸血管成像或小范圍血管微循環(huán)的光學(xué)顯微成像或電鏡觀察。然而，腦血管中所有的大血管和微血管作為一個(gè)相互連通的整體共同完成腦內(nèi)神經(jīng)活動(dòng)的能量供給，單獨(dú)對(duì)大血管研究不能獲取精細(xì)的血管分支和動(dòng)靜脈之間的

2、毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)，單獨(dú)對(duì)小范圍毛細(xì)血管的研究不便于區(qū)分與之相連的大血管的種類和供血來源。為了能夠系統(tǒng)定量的對(duì)腦內(nèi)任意腦區(qū)實(shí)現(xiàn)從動(dòng)脈，靜脈和毛細(xì)血管及其連接網(wǎng)絡(luò)的研究，本文采用明膠墨水填充腦血管的方法，應(yīng)用顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了小鼠全腦動(dòng)脈靜脈及毛細(xì)血管的獲取目標(biāo)，并以丘腦為例研究其供血網(wǎng)絡(luò)。
　　為了實(shí)現(xiàn)全腦血管的墨水標(biāo)記，本文研究基于明膠墨水的小鼠全腦血管灌注技術(shù)。參照現(xiàn)有腦血管灌注流程，采用2％明膠10％印度墨水作為血管填

3、充劑，通過引入0.8μm的尼龍過濾膜對(duì)灌注液進(jìn)行過濾，降低主動(dòng)脈灌注壓到40-60mmHg，嚴(yán)格控制灌注過程中的溫度和灌流速度等措施，避免了采用墨水實(shí)現(xiàn)腦血管灌注過程中出現(xiàn)的灌注不全和灌注中斷等問題。本研究為全腦血管獲取提供了一套采用明膠墨水實(shí)現(xiàn)小鼠全腦血管均勻填充的技術(shù)流程。
　　本文獲取一只成年昆明小鼠的全腦血管明膠墨水填充樣本，應(yīng)用顯微光學(xué)切片斷層成像系統(tǒng)以0.35×0.4×2.0μm3的體素分辨率獲取了全腦血管的三維體素?cái)?shù)

4、據(jù)集。冠狀面投影重建顯示鼠腦內(nèi)全部腦區(qū)均有灌注且血管連續(xù)；全腦大血管投影重建結(jié)果表明鼠腦內(nèi)的主要血管均被灌注且血管位置分布正常；小范圍的血管重建可觀察到微動(dòng)脈，微靜脈，及相互連接的毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)。抽樣測量顯示毛細(xì)血管的管徑分布為4.6±1.2μm，與現(xiàn)有活體測量結(jié)果一致。本研究為小鼠全腦血管提供了一份可用的數(shù)據(jù)集。
　　本文選擇右側(cè)丘腦為特定對(duì)象，通過對(duì)丘腦的血管網(wǎng)絡(luò)做矢量追蹤，重建從椎動(dòng)脈開始，經(jīng)基底動(dòng)脈，丘腦穿透動(dòng)脈，進(jìn)入丘腦，

5、丘腦的血液從丘腦紋狀體靜脈經(jīng)大腦靜脈干，橫竇排出的完整血管網(wǎng)絡(luò)。對(duì)右側(cè)丘腦內(nèi)直徑大于5μm的血管進(jìn)行追蹤和重建，再現(xiàn)丘腦內(nèi)微動(dòng)脈和微靜脈的血管樹狀分叉結(jié)構(gòu)。對(duì)從穿透動(dòng)脈到丘腦紋狀體靜脈之間一根過毛細(xì)血管網(wǎng)的血管片段進(jìn)行提取，追蹤和管徑定量分析，顯示該血管片段管徑范圍2.6-61.6μm，且在分叉點(diǎn)前后的管徑波動(dòng)明顯。且在穿透動(dòng)脈入口和排出血管出口，部分毛細(xì)血管入口有血管管腔狹隘的現(xiàn)象出現(xiàn)，與已有的血管鑄型結(jié)果一致。本研究為腦內(nèi)任意腦區(qū)的