CN105653874B - 一种大鼠股骨内血管3d结构重建实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法，通过对所选取实验大鼠的预处理、注射造影剂、脱钙制备脱钙股骨标本、MicroCT系统整体扫描二维重建、3D结构图像重建观察大鼠股骨内血管形态结构，并进一步计算实验大鼠的血管直径的大小范围为14.8um‑532.8um。发明具有操作简单，时间短及无危害性等优点，而且得到了逼真直观，清晰可见的血管三维结构重建图，更加易于观察和分析。通过动物大鼠股骨内血管3D重建可以为股骨头颈区骨折的患者在选择手术方式上提供更为可靠的影像诊断依据，可进一步评估患者发生股骨头坏死或者骨不愈合的几率，对预后做出一个较为可靠的预估。

Description

一种大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法

发明领域

本发明涉及大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法，用于观察大鼠股骨内血管的形态学结构。

背景技术

目前社会的发展以及老龄化的发展，因各种各样因素引起的股骨问题患者日益增多，股骨问题最常见的股骨头坏死是由酒精、激素、外伤等情况，使血管遭到破坏或堵塞，影响到股骨头血运，最终发生缺血性坏死。北京前海股骨头医院的治疗专家说：该病从不同的角度可分为多种类型。是骨关节最常见的疾病，其症状是由于多种原因导致的股骨头局部血运不良，不同致病原因破坏了股骨头的血液供应，而引起骨细胞进一步缺血、坏死、骨小梁断裂、股骨头塌陷的一种病变。多表现髋关节疼痛，是种独立性疾病，若股骨头坏死治疗不及时，就会加重病情，严重可致残，因此患者们对股骨头坏死治疗要十分谨慎，股骨患者问题的诊断和治疗面临诸多的问题。

血管造影术利用CT扫描系统提供给临床医生常规二维平面血管造影图像，提供的医疗信息往往有限，而利用二维造影图像重建三维血管模型之后，可以提供更加丰富的医疗信息，有利于病情的定量描述和诊断，并且可对病变部位进行任意角度观察，为临床医生提供了更丰富的信息用于提出治疗意见。有研究表明股骨内部存在大量的孔道结构，且各个孔道结构不是独立存在的，孔道与孔道之间存在相互连接的通道，贯穿整个股骨内部，走形复杂多变。向大鼠股骨血管内灌注造影剂时，造影剂可通过并分布在血管内的孔道结构中，起到显影的作用，这样更加容易获得股骨的扫描造影图像，可为股骨问题诊断提供临床信息。

发明内容

本发明提供一种大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法，使用MicroCT对注射了造影剂的大鼠股骨脱钙后进行扫描，并使用Xming和PuTTY_V0.63软件对扫描结果进行3D重建，实现大鼠股骨内血管的形态学结构的观察，为股骨问题的诊断提供基础依据和临床指导。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1).配制造影剂：首先，分别取40ml的MV-120BLUE试剂和50ml的MV DIELUEN试剂按照4:5体积混合均匀得混合液备用；然后，在使用前20min往该混合液中加入总体积5％的(4.5ml)MV CURING AGENT试剂，再次混合搅拌均匀，得造影剂备用；

2).灌注造影剂：实验大鼠采用0.05ml/10g浓度为10％的水合氯醛腹腔注射实施全身浅麻醉，确定所需麻醉深度后，摆好实验大鼠手术体位为仰卧位，剪去实验大鼠腹部区域毛发，沿左侧肋弓腹膜，紧贴结扎脾门，取出脾脏放入无菌试管，放在冰水混合液中，待做细胞培养；之后，贴近胸壁，剪开胸腔，半分钟内完成穿刺，灌注1ml生理盐水加肝素，灌注到一半时大鼠血容量增加，右心耳隆起，将右心耳剪个小口，把血液放出，同样的方法，第二次灌注4％甲醛，第三次灌注生理盐水加肝素冲洗血管，直至流出液清澈，第四次灌注造影剂，直至流出乳白色液体，关闭右心耳小口，完成造影剂灌注；

3).制作标本：

a).截取：将经步骤2)处理的实验大鼠依次分离皮肤肌肉，暴露整根后肢股骨，上至髋关节下至胫骨，分离髋关节和膝关节,得大鼠股骨备用，在操作过程中注意保护好股骨的完整性；

b).固定：将步骤a)处理的大鼠股骨放入大约其5倍体积的浓度4％的多聚甲醛溶液中，浸泡24-48h，然后取出放入70％或者75％酒精溶液中浸泡备用；

c).脱钙：将步骤b)处理的大鼠股骨从酒精溶液中取出，放入到10％EDTA脱钙液中，利用超声脱钙仪脱钙2-3天,得脱钙标本，并将该脱钙标本再次放入70％或75％的酒精溶液中保存备用；

4.MicroCT扫描：将步骤3)的脱钙标本在酒精溶液中保存0.5h后取出，采用瑞士SCANCO公司生产的型号为：uCT-100的MicroCT进行脱钙标本整体扫描得二维图像，设置扫描参数如下：千伏峰值：45kvp，电流值：200UA，分辨率：14.8um，曝光时间：300ms；

5.3D结构重建：运用uCT-100自带的VMS系统、Xming和PuTTY_V0.63软件对扫描得到的二维图像数据进行分析，在根据股骨图像标本脱钙后的软组织和造影剂的密度不同，设置不同的阈值，从而通过程序运行实现股骨血管的3D重建，得到完整的股骨血管3D图像，根据完整的股骨血管3D图像利用软件对所选取的所有成年大鼠的所有股骨标本的血管进行计算，统计分析后得出：所有成年大鼠的所有股骨标本的血管直径的大小范围为：14.8um-532.8um。

所有成年大鼠为3只成年大鼠，所有成年大鼠总共的股骨标本，共6份股骨标本。

所述的所需麻醉深度确定方法如下：用血管钳钳夹成年大鼠四肢，无肌肉收缩反应，无角膜反应。

本发明的有益效果：

本发明具有操作简单，时间短及无危害性等优点，而且得到了逼真直观，清晰可见的血管三维结构重建图，更加易于观察和分析。通过动物大鼠股骨内血管3D重建可以为股骨头颈区骨折的患者在选择手术方式上提供更为可靠的影像诊断依据，可进一步评估患者发生股骨头坏死或者骨不愈合的几率，对预后做出一个较为可靠的预估。

附图说明

图1-6为小动物MicroCT系统分别对进行6份股骨脱钙标本整体扫描得到的实验大鼠股骨轴状面的二维图像；

图7为重建的完整的股骨血管3D图像；

图8-9是完整的股骨血管3D图像的一种局部放大图；

图10-12是完整的股骨血管3D图像的另一种局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。

实验选取3只成年大鼠，共制的6份脱钙股骨标本，大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法，包括以下步骤：

1).配制造影剂：首先，分别取40ml的MV-120BLUE试剂和50ml的MV DIELUEN试剂按照4:5体积混合均匀得混合液备用；然后，在使用前20min往该混合液中加入总体积5％的(4.5ml)MV CURING AGENT试剂，再次混合搅拌均匀，得造影剂备用；

2).灌注造影剂：实验大鼠采用0.05ml/10g浓度为10％的水合氯醛腹腔注射实施全身浅麻醉，用血管钳钳夹成年大鼠四肢确定所需麻醉深度，当成年大鼠在钳夹四肢时无肌肉收缩反应，无角膜反应，达到所需麻醉深度后，摆好实验大鼠手术体位为仰卧位，剪去实验大鼠腹部区域毛发，沿左侧肋弓腹膜，紧贴结扎脾门，取出脾脏放入无菌试管，放在冰水混合液中，待做细胞培养；之后，贴近胸壁，剪开胸腔，半分钟内完成穿刺，灌注1ml生理盐水加肝素，灌注到一半时大鼠血容量增加，右心耳隆起，将右心耳剪个小口，把血液放出，同样的方法，第二次灌注4％甲醛，第三次灌注生理盐水加肝素冲洗血管，直至流出液清澈，第四次灌注造影剂，直至流出乳白色液体，关闭右心耳小口，完成造影剂灌注；

3).制作标本：

a).截取：将经步骤2)处理的实验大鼠依次分离皮肤肌肉，暴露整根后肢股骨，上至髋关节下至胫骨，分离髋关节和膝关节,得大鼠股骨备用，在操作过程中注意保护好股骨的完整性；

b).固定：将步骤a)处理的大鼠股骨放入大约其5倍体积的浓度4％的多聚甲醛溶液中，浸泡24-48h，然后取出放入70％或者75％酒精溶液中浸泡备用；

c).脱钙：将步骤b)处理的大鼠股骨从酒精溶液中取出，放入到10％EDTA脱钙液中，利用超声脱钙仪脱钙2-3天,得脱钙标本，并将该脱钙标本再次放入70％或75％的酒精溶液中保存备用；

4.MicroCT扫描：将步骤3)的脱钙标本在酒精溶液中保存0。5h后取出，采用瑞士SCANCO公司生产的型号为：uCT-100的MicroCT进行脱钙标本整体扫描得二维图像，设置扫描参数如下：千伏峰值：45kvp，电流值：200UA，分辨率：14.8um，曝光时间：300ms；分别对进行6份股骨脱钙标本整体扫描得到的实验大鼠股骨轴状面的二维图像，如图1-6所示，从中可以明显的观察到股骨轴状面的结构，并且清晰的观察到股骨内血管所分布的部位。股骨内部存在大量的孔道结构，且各个孔道结构不是独立存在的，孔道与孔道之间存在相互连接的通道，贯穿整个股骨内部，走形复杂多变。向大鼠股骨血管内灌注造影剂的原理是：造影剂通过并分布在血管内的孔道结构中，起到显影的作用。

5.3D结构重建：运用uCT-100自带的VMS系统、Xming和PuTTY_V0.63软件对扫描得到的二维图像数据进行分析，在根据股骨标本脱钙后的软组织和造影剂的密度不同，设置不同的阈值，从而通过程序运行实现股骨血管的3D重建，得到完整的股骨血管3D图像，股骨内血管的三维结构清晰可见，如图7所示；同时，将3D图像局部放大后观察，发现股骨远端的末端处的血管有管径粗的，也有管径很小的，但是以管径小的毛细血管数量居多，以数量不多的管径粗的血管主导，向四周呈放射状延伸，形成很多的毛细血管襻结构，没有固定的方向和趋势，参照图10-12；而股骨中间部分却以向各个方向的伸展的毛细血管居多，参照图8-9；每个标本的血管结构形态各不相同。

根据完整的股骨血管3D图像，并利用软件对所选取的3只成年大鼠的6份股骨标本的血管进行计算，统计分析后得出：3只成年大鼠的6份股骨标本的血管直径的大小范围为：14.8um-532.8um。

Claims (3)

1.一种大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1).配制造影剂：首先，分别取40ml的MV-120BLUE试剂和50ml的MV DIELUEN试剂按照4:5体积混合均匀得混合液备用；然后，在使用前20min往该混合液中加入总体积5％的(4.5ml)MV CURING AGENT试剂，再次混合搅拌均匀，得造影剂备用；

2).灌注造影剂：实验大鼠采用0.05ml/10g浓度为10％的水合氯醛腹腔注射实施全身浅麻醉，确定所需麻醉深度后，摆好实验大鼠手术体位为仰卧位，剪去实验大鼠腹部区域毛发，沿左侧肋弓腹膜，紧贴结扎脾门，取出脾脏放入无菌试管，放在冰水混合液中，待做细胞培养；之后，贴近胸壁，剪开胸腔，半分钟内完成穿刺，灌注1ml生理盐水加肝素，灌注到一半时大鼠血容量增加，右心耳隆起，将右心耳剪个小口，把血液放出；同样的方法，第二次灌注4％甲醛，第三次灌注生理盐水加肝素冲洗血管，直至流出液清澈；第四次灌注造影剂，直至流出乳白色液体，关闭右心耳小口，完成造影剂灌注；

3).制作标本：

a).截取：将经步骤2)处理的实验大鼠依次分离皮肤肌肉，暴露整根后肢股骨，上至髋关节下至胫骨，分离髋关节和膝关节,得大鼠股骨备用，在操作过程中注意保护好股骨的完整性；

b).固定：将步骤a)处理的大鼠股骨放入大约其5倍体积的浓度4％的多聚甲醛溶液中，浸泡24-48h，然后取出放入70％或者75％酒精溶液中浸泡备用；

c).脱钙：将步骤b)处理的大鼠股骨从酒精溶液中取出，放入到10％EDTA脱钙液中，利用超声脱钙仪脱钙2-3天,得脱钙标本，并将该脱钙标本再次放入70％或75％的酒精溶液中保存备用；

4).MicroCT扫描：将步骤3)的脱钙标本在酒精溶液中保存0.5h后取出，采用瑞士SCANCO公司生产的型号为：uCT-100的MicroCT进行脱钙标本整体扫描得二维图像，设置扫描参数如下：千伏峰值：45kvp，电流值：200uA，分辨率：14.8um，曝光时间：300ms；

5).3D结构重建：运用uCT-100自带的VMS系统、Xming和PuTTY_V0.63软件对扫描得到的二维图像数据进行分析，在根据股骨标本脱钙后的软组织和造影剂的密度不同，设置不同的阈值，从而通过程序运行实现股骨血管的3D重建，得到完整的股骨血管3D图像，根据完整的股骨血管3D图像利用软件对所选取的所有成年大鼠的所有股骨标本的血管进行计算，统计分析后得出：所有成年大鼠的所有股骨标本的血管直径的大小范围为：14.8um-532.8um。

2.如权利要求1所述的一种大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法，其特征在于：所有成年大鼠为3只成年大鼠，所有成年大鼠总共的股骨标本，共6份股骨标本。

3.如权利要求1所述的一种大鼠股骨内血管3D结构重建实验方法，其特征在于：所述的所需麻醉深度确定方法如下：用血管钳钳夹成年大鼠四肢，无肌肉收缩反应，无角膜反应。