MicroCT在离体活体小动物心脑等

导语

显微CT空间分辨率可达到1~μm[1]，其作为一种无损的检测手段，可以在保持组织完整性的同时进行组织学分析。通过显微CT可以对小动物的器官或者组织进行三维成像，可以在形态及功能上研究一些疾病模型中各种表型特征的变化。本文将介绍显微CT在小动物心、脑等涉及血管形态、功能变化及形成方面的应用现状和广阔前景。

1、基于显微CT的离体血管三维成像

1.1离体血管三维成像的特点：

①扫描过程限制少，操作时可以通过调整时间和X射线的剂量等方法使得信噪比最大化，实现微米级分辨率。

②其次，离体标本处于静态，可避免运动及采集时间窗的影响，简化扫描方案。

1.2离体心、肺等器官血管成像

由于心跳、呼吸及血流速度的影响，会形成运动伪影及流空效应，对灌注铸型后离体标本血管状态恒定，无需控制扫描时间窗来达到精确的图像采集，避免伪影形成。以下为对离体标本灌注后在显微CT下经过长时间扫描获得的小鼠肺、大脑、心脏和肾血管网络的三维成像，血管直径从μm逐渐显影至50μm，与活体相比提高了SNR，减少伪影形成。[2]

图1(A)成年小鼠肾脏，数字阈值设置为只突出主要血管，矢状视图。(B)成年小鼠肾脏，数字阈值设置为突出细小血管，矢状视图。(C-D)成年小鼠肾脏血管在冠状面(C)和矢状面(D)的观察。

图2综合分析阈值处理的MIP和体积渲染的数据，可以更好地理解血管网络。所有图像都是同一个Microfil灌注的成年小鼠肝脏血管。(A)MIP和(B)体积渲染的血管，突出主要血管。(C)MIP和(D)体积渲染的血管，显示全部血管。

图3使用不透光的硅聚合物介质灌注后通过显微CT进行完整的全装标本血管成像。所有图像来自同一个Microfil灌注的成年小鼠数据集。(A-B)骨架和灌注的血管的体积渲染灰度图像。(C-D)灌注血管（红色）和骨骼（白色）的体积渲染的伪彩图像。

图4通过灌注的小鼠器官脉管测量血管形态。每张图像左侧的色条表示相关的血管直径。(A)成年小鼠肺部血管的伪彩图像。(B)成年小鼠大脑冠状动脉血管的伪彩图像。(C)成年小鼠心脏脉管的伪彩图像。(D)成年小鼠肾脏脉管的伪彩图像。

1.3离体微小血管成像：

除此之外，显微CT还可以对更加细小的周围神经微血管和骨内血管进行三维成像。图5为将SD大鼠坐骨神经内微血管离体灌注后，进行显微CT三维重建获得坐骨神经内微血管形态和分布规律。[3]

图5(a)大鼠全身CR图像(b)microCT横截面图（×）其中箭头示显影剂充盈部位(c)三维重建图P：神经近端D：神经远端

2、基于显微CT的活体血管三维成像

2.1活体血管三维成像的特点：

随着对活体血管动态观察的需求，基于显微CT活体的成像技术也不断发展成熟。活体血管成像能尽量维持在某种特定生理或者病理状态下观察到血管的动态变化，且无需牺牲小动物生命，可对同一个体或群体进行连续动态观察，获得数据的同质性较好，能在纵向及横向对比中减少误差。

2.2活体微小血管成像

下图显示了使用传统造影剂（Iomerone，BraccoAltana）扫描时间为40秒的小鼠颅内和颅外血管的体内数据集。这些数据集不仅可以分析小鼠不同品系之间脑血管的解剖学差异，还可以评估缺氧和常氧之间的急性血管直径变化。

图6小鼠脑血管数据集的最大强度投影（MIP，A-C）和体积渲染（D)。图像（A）显示了大脑内部动脉（ICA）通过颅底和Willis圈的情况，其中包括大脑中动脉（MCA）和大动脉。大脑中动脉（MCA）和大脑前动脉（ACA），以弯曲的MIP形式呈现。图片(B)是BALB/c小鼠的Willis圈的横向视图，显示了大脑后动脉（PCA）、小脑上动脉（SCA）和后交通动脉（P

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