CN109461200A - 一种骨内静脉-动脉血管显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种骨内静脉‑动脉血管显示方法，包括如下步骤：(1)用灌注液A或灌注液B对骨组织标本进行第一次血管灌注，再进行显微CT扫描和骨内血管数据的第一次三维重建，得到骨内第一次血管数据；(2)用灌注液A或灌注液B对骨组织标本进行第二次血管灌注，进行显微CT扫描和骨内血管数据的第二次三维重建，得到骨内第二次血管数据；(3)将骨内第一次血管数据与骨内第二次血管数据进行配准，得到股动脉血管系统、股静脉血管系统。本发明是首创、最简单和最节省时间的方法，研究结果精确，可量化骨内血管直径、血管长度、血管体积、血管长度密度、体积密度、骨小梁参数，并与骨组织内骨矿含量及骨小梁结构参数相互关联。
Description
技术领域
本发明涉及骨坏死(如：股骨头、肱骨头、股骨髁、髌骨、距骨、舟骨、跖骨、或月骨坏死等)，骨质疏松，骨循环研究的解剖学管道研究技术方法及灌注所用材料。用于显示研究骨内静脉-动脉血管共分布，构筑。并能定量的比较研究不同病理生理状态的骨内静脉-动脉血管状况。研究股骨颈骨折，股骨头缺血性骨坏死，骨性关节炎，骨质疏松等不同情况的病理生理变化时静脉-动脉血管结构、三维分布、血管定量及构筑情况。骨内血管结构静脉-动脉教学模型制作、构建静脉-动脉三维有限元血流动力学模型定量研究。股骨头、肱骨头、股骨髁、髌骨、距骨、舟骨、跖骨、月骨等多部位骨组织骨血运研究均可运用该技术方法。
背景技术
目前股骨头缺血性坏死是一项尚未解决的世界性医学难题，具体发病机制不明确，公认的一致观点是与股骨头的血运关系密切。但是股骨头骨内静脉血管研究是世界性难题，现有的骨内血管研究主要针对动脉血管。尚未见股骨头静脉血管定量及三维分布研究技术相关报道。已有的股骨头动脉血管分布的技术方法主要采用血管透明技术，需要对骨组织标本进行切割，分离，破坏正常解剖结构，标本制作周期很长，影响科学研究进度。目前无其它相关的不破坏骨的结构而三维地显示并进行骨内静脉血管量化指标测量的技术方法。
根据所查资料目前已有：(1)明胶氧化铅灌注技术结合临床CT显示血管，受分辨率所限制，仅能对较大直径的血管结构进行重建及定量研究，临床CT的分辨率尚不能用于股骨头骨内静脉血管研究。(2)髋部超选择性DSA血管造影检查可显示股骨头静脉回流影像，但是不能定量，分辨率较低，不足以观察研究股骨头内细小血管三维分布。(3)增强核磁共振扫描。可以根据全身注射造影剂后，通过量化信号变化情况进行股骨头血运状态的评估，无法进行股骨头静脉血管三维分布情况及静脉血管定量研究。(4)目前未见股骨头静脉血管三维分布的技术方法及研究报道。(5)同时显示股骨头静脉-动脉三维分布情况及股骨头静脉和动脉空间相互关系的研究报道国内外也未见相关报道。
静脉回流对于组织维持正常新陈代谢有重要意义，但是一直以来由于静脉系统灌注难度大，无可靠的研究技术方法可用，因此尚未见股骨头及骨组织结构静脉血管灌注，三维重建定量研究的技术方法或相关研究报道。同样的股骨头静脉-动脉灌注、共显示也是目前尚未解决的研究难题。人们对股骨头静脉回流系统的结构、形态、三维分布不明确，这也增加了股骨头坏死疾病机制研究的难度。动脉供血与静脉回流之间的相互平衡关系对于维持正常供血至关重要，目前对于股骨头静脉结构，静脉-动脉构筑分布情况尚不明确，因此定量研究静脉-动脉系统的三维分布及构筑有重要的研究意义。股骨头骨内血管静脉-动脉共显示目前未见报道。
已有技术存在的缺陷或问题：(1)股骨头支持带静脉菲薄、寻找困难。(2)静脉管道系统内容易存留血栓堵塞静脉血管系统。(3)静脉管道系统内可能存在瓣膜灌注液仅能向心性流动，静脉灌注较难成功。(4)氧化铅有毒，铅的原子序数较大，射线衰减系数较高，临床CT扫描后，影像数据重建后有毛刺现象，有伪影，影响数据分析。(5)临床CT最大分辨率为0.65mm，骨内血管管径大部分小于该分辨率，因此不能准确的显示骨内血管。(6)目前骨内血管显示的技术有透明标本法，脱钙后进行影像学拍片，或者灌注塑料后用碱液腐蚀观察血管走行结构。传统研究方法不能很好的进行血管管径测量，长度测量，长度密度计算，体积密度计算等量化计算。(7)由于股骨头静脉血管灌注显示的难题尚未解决，因此股骨头静脉-动脉共显示同样是尚未解决的世界性研究难题。
传统的对于骨内动脉血管分布的研究方法主要是通过改良血管透明技术来实现的。技术方法方面的缺陷：①、破坏骨内血管的完整性。为了对灌注过造影剂的股骨头进行清晰的X线摄影，首先需要对骨进行彻底的脱钙，因此需要先对股骨头进行分割(切片)然后再进入脱钙环节，脱钙良好(彻底)后才便于进行清晰的X线摄影。②、不论如何摆放或者重叠放置股骨头的切片，X线摄影获得的影像始终是二维影像，不便于三维观察、测量和呈现。③、制作过程耗时，操作繁琐。④、目前尚无可靠、确切的股骨头骨内静脉-动脉血管灌注、三维重建定量、共显示研究的技术方法。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明提供一种骨内静脉-动脉血管显示方法，是对骨内静脉-动脉血管灌注、三维重建定量、共显示研究的技术方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种骨内静脉-动脉血管显示方法，包括如下步骤：
(1)第一次血管灌注：用灌注液A或灌注液B对骨组织标本进行第一次血管灌注，再进行显微CT扫描和骨内血管数据的第一次三维重建，得到骨内第一次血管数据；
(2)第二次血管灌注：用灌注液A或灌注液B对步骤(1)的骨组织标本进行第二次血管灌注，再进行显微CT扫描和骨内血管数据的第二次三维重建，得到骨内第二次血管数据；
(3)将骨内第一次血管数据与骨内第二次血管数据进行配准，得到股动脉血管系统、股静脉血管系统；
其中，所述灌注液A灌注动脉或静脉血管之一，所述灌注液B灌注动脉或静脉血管之一，所述灌注液A与灌注液B灌注的血管不同。
所述灌注液A灌注动脉血管，则所述灌注液B灌注静静脉血管，所述灌注液A灌注静脉血管，则所述灌注液B灌注动脉血管。
所述第一次血管灌注为动脉血管灌注，则所述第二次血管灌注为静脉血管灌注，所述第一次血管灌注为静脉血管灌注，则所述第二次血管灌注为动脉血管灌注。
通过骨组织静脉灌注、动脉灌注，分两次显微CT扫描、血管重建同时显示了骨组织骨内静脉-动脉系统三维分布情况、相互之间的位置关系情况。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述灌注液A、灌注液B为明胶硫酸钡混悬液或羧甲基纤维素硫酸钡混悬液(造影剂)，所述灌注液A、灌注液B可以相同或不同。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述灌注液A或灌注液B为明胶硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为10-40％，优选为20-30％，更优选为30％，明胶的浓度为5-10％；
所述明胶硫酸钡混悬液的制备方法为：在98℃水浴下将明胶融化于去离子水中制成明胶溶液，调整水浴到35℃，加入硫酸钡制成硫酸钡悬液，即为明胶硫酸钡造影剂；
所述明胶硫酸钡混悬液的灌注方法为：先将骨组织标本置于35-37℃恒温水浴中30分钟-1小时，用明胶硫酸钡混悬液以恒定压力60-140㎜ Hg对骨组织标本的血管进行灌注，灌注过程持续(维持该压力)10-20分钟，灌注结束，再将股组织标本置于0-4℃恒温水浴中1-2小时。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述灌注液A或灌注液B为羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为10-40％，优选为20-30％，更优选为30％，羧甲基纤维素的浓度为0.02-0.2％，优选为0.05％；
所述羧甲基纤维素硫酸钡混悬液的制备方法为：在80-100℃水浴下，将羧甲基纤维素融化于去离子水中制成羧甲基纤维素溶液，再加入硫酸钡制成硫酸钡悬液，即为羧甲基纤维素硫酸钡造影剂；
所述羧甲基纤维素硫酸钡混悬液的灌注方法为：室温条件下，用羧甲基纤维素硫酸钡混悬液以恒定压力60-140㎜ Hg对骨组织标本的血管进行灌注，灌注过程持续(维持该压力)10-20分钟，灌注结束。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述硫酸钡为纳米硫酸钡，平均粒径为40-700纳米。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述灌注液A和灌注液B在灌注前均需进行超声波预处理，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述明胶硫酸钡混悬液的超声波预处理条件：温度为20-35℃，功率为200-300瓦特，时间为5-10分钟；所述羧甲基纤维素硫酸钡混悬液的超声波预处理条件：温度为室温，功率为200-300瓦特，时间为5-10分钟。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述超声波预处理所用容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
本发明所述的浓度优选为质量浓度，所述的室温优选为20℃。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(1)中，显微CT数据均通过三维重建分析软件(Amira)进行骨内血管第一次三维重建，定量，显示骨血管三维分布构筑情况，得到骨内第一次血管数据。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(2)中，显微CT数据均通过三维重建分析软件(Amira)进行第二次骨内血管三维重建，定量，显示骨血管三维分布构筑情况，得到骨内第二次血管数据。
根据上文技术方案，优选的情况下，步骤(3)中，将骨内第一次血管数据与骨内第二次血管数据进行配准三维图形配准，获得股动脉血管系统、股静脉血管系统。
根据上文技术方案，更为优选的情况下，步骤(3)中，将骨内第一次血管数据与骨内第二次血管数据运用三维重建分析软件(Amira、Mimics)进行三维图形配准，布尔运算，获得股动脉血管系统、股静脉血管系统。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述血管为动脉血管时，灌注压力为120-140㎜ Hg；所述血管为静脉血管时，灌注压力为60-80㎜ Hg。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述硫酸钡为纳米硫酸钡，平均粒径为40-700纳米。
根据上文技术方案，优选的情况下，选用新鲜的骨组织标本，包括人体、动物，如猪、羊、狗等，选用支持带静脉、动脉插管灌注，避开静脉瓣膜存在的区域。由于选用新鲜标本，因此可通过向心性挤压管腔，通过静脉管腔内的血液显示菲薄的，正常情况不易寻找到的静脉管道。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述骨组织为股骨头、肱骨头、股骨髁、髌骨、距骨、舟骨、跖骨、月骨。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述骨组织为股骨头，股骨头标下或上支持带动脉、静脉插管结扎。本发明实施例中以股骨头为例进行阐述。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述股骨头标本在显微镜下游离支持带血管，寻找股骨头下或上支持带动脉、静脉插管结扎。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述股骨头标本在显微镜下游离支持带血管，股骨头下或上支持带动脉、静脉用灌注针插管，打结。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述灌注针为4#至6#平口针头，前部光滑，后部粗糙。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述股骨头标本在显微镜下放大10-15倍。
根据上文技术方案，优选的情况下，所述股骨头标本在显微镜下放大10-15倍，镜下运用显微器械进行显微操作，游离支持带血管。寻找股骨头下或上支持带静脉、动脉并选用相应的4#至6#平口针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管结扎。
根据上文技术方案，优选的情况下，股骨头标本下或上支持带动脉、静脉插管结扎，同时结扎前支持带动脉、静脉。
具体地，当股骨头标本下支持带动脉、静脉插管结扎时，同时结扎前、上支持带动脉和静脉；或者当股骨头上支持带静脉插管结扎时，同时结扎前、下支持带动脉和静脉。
根据上文技术方案，优选的情况下，当所述骨组织为股骨头标本时，股骨头骨内静脉-动脉血管显示方法，包括如下步骤：
(1)第一次血管灌注：用灌注液A或灌注液B通过下或上支持带血管对股骨头标本进行第一次血管灌注，再进行显微CT扫描和骨内血管数据的第一次三维重建，得到股骨头骨内第一次血管数据；
(2)第二次血管灌注：用灌注液A或灌注液B通过下或上支持带血管对骨组织标本进行第二次血管灌注，再进行显微CT扫描和骨内血管数据的第二次三维重建，得到股骨头骨内第二次血管数据；
(3)将股骨头骨内第一次血管数据与股骨头骨内第二次血管数据进行配准，得到股动脉血管系统、股静脉血管系统；
其中，所述灌注液A灌注动脉或静脉血管之一，所述灌注液B灌注动脉或静脉血管之一，所述灌注液A与灌注液B灌注的血管不同。
通过股骨头静脉灌注、动脉灌注，分两次显微CT扫描、血管重建同时显示了股骨头骨内静脉-动脉系统三维分布情况、相互之间的位置关系情况。
本发明方法运用化学性质稳定，无毒的纳米级硫酸钡血管灌注，显微CT扫描。CT分辨率为24.42μm，通过两次分别灌注、扫描重建股骨头静脉-动脉血管，并且能精确的扫描重建骨内血管，运用软件(Amira、Mimics)进行三维图形配准，布尔运算。分别获得股骨头动脉血管系统，股骨头静脉血管系统。并用不同的灰度值显示。适当浓度的纳米硫酸钡配比避免了伪影及管道重建后有毛刺现象的，完全解决了上述弊端，很好的显示了股骨头骨内静脉-动脉血管的轮廓及血管三维分布空间立体结构，并为血管的定量研究提供基础。大大的简化了实验流程，缩短实验研究周期。
本发明的有益效果：
和已有的研究技术方法比较，共显示股骨头骨内静脉-动脉血管研究技术是首创、最简单和最节省时间的技术方法，研究结果精确。可量化骨内血管直径、血管长度、血管体积、血管长度密度、体积密度、骨小梁参数，并与骨组织内骨矿含量及骨小梁结构参数相互关联。可三维立体的任意角度进行股骨头静脉-动脉共显示、可制作动画。通过分别向股骨头静脉、动脉系统灌注不同浓度的硫酸钡混悬液进入骨内血管系统并结合显微CT扫描可以获得股骨头骨内高分辨率三维数字化数据和高清股骨头骨内静脉-动脉血管图像。通过两次分别灌注，两次扫描，扫描后图像配准共显示同一股骨头静脉、动脉血管影像。这种技术不需要对骨组织脱钙，省去了对骨组织切片的步骤。简化技术处理流程，显著缩短血管实验时间。该技术方法提供了一种简单而快速的可量化和可视化研究人体骨内静脉-动脉血管共显示的新技术，为下一步定量研究骨坏死或骨相关疾病提供技术支持。
附图说明
图1本发明股骨头骨内静脉-动脉血管显示方法的流程图。
图2本发明实施例1股骨头静脉灌注效果图。
图3本发明实施例1股骨头静脉-动脉灌注效果图。
图4本发明实施例1股骨头骨内静脉-动脉血管形态分布共显示，其中静脉(黑色)、动脉(白色)血管。
具体实施方式
下述非限定性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
下支持带静脉、动脉插管，明胶硫酸钡造影剂逆行灌注股骨头静脉，明胶硫酸钡造影剂顺行灌注股骨头动脉
(1)选用新鲜猪股骨头标本。
(2)下支持带静脉、动脉插管：在显微镜下放大10倍，镜下运用显微器械进行显微操作，游离支持带血管。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带静脉，用手术刀背面由远心端向近心段挤压股骨头颈部软组织，此时可见静脉管腔内有静脉血回流并充盈菲薄的静脉管腔。并选用6#平口针头(外径0.6mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带动脉。并选用5#平口针头(外径0.5mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。同时结扎余下的上、前支持带动脉及静脉开口。
(3)选用平均粒径为700纳米的超细纳米硫酸钡制备明胶硫酸钡造影剂，所述明胶硫酸钡造影剂为明胶硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为30％，明胶浓度为5％。在98℃水浴下将明胶融化于去离子水中制成5％明胶溶液，调整水浴到35℃，加入硫酸钡制成30％的硫酸钡悬液，即为明胶硫酸钡造影剂。在35℃下运用超声波对明胶硫酸钡造影剂预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为200瓦特。所用超声波预处理时装有明胶硫酸钡造影剂的容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(4)明胶硫酸钡造影剂灌注股骨头静脉：将插好管的股骨头标本先置于37℃恒温水浴中1小时。以恒定压力60-80㎜ Hg将明胶硫酸钡造影剂通过下支持带静脉灌注到股骨头的静脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，将灌注完成的股骨头标本置于0℃恒温水浴中2小时。下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging and communications inmedicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3D orthogonal projection view)，并截图以研究、显示股骨头骨内静脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内静脉血管数据，如图2所示。
(5)明胶硫酸钡造影剂灌注股骨头动脉：将已灌注完静脉的股骨头标本先置于37℃恒温水浴中1小时。以恒定压力120-140㎜ Hg将明胶硫酸钡造影剂通过下支持带动脉灌注到股骨头的动脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，将灌注完成的股骨头标本置于0℃恒温水浴中2小时。下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging andcommunications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3D orthogonal projectionview)，并截图以研究并显示股骨头骨内静脉-动脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内动脉-静脉血管数据，如图3所示。
(6)将步骤(4)得到的股骨头骨内静脉血管数据和步骤(5)得到的股骨头骨内动脉-静脉血管数据，运用三维重建分析软件(Amira、Mimics)进行三维图形配准，布尔运算，获得股骨头动脉血管系统、股骨头静脉血管系统，并用不同的灰度值显示，静脉(黑色)-动脉(白色)血管同时显示，如图4所示，结果见表1。
表1股骨头血管量化参数
图2为股骨头静脉灌注效果图。图示证明了股骨头内静脉血管系统存在，而不是传统观点认为的静脉窦的形式。股骨头上、下、前支持带静脉在股骨头骺线上方相互吻合构成骺基底静脉网。骺基底静脉网再发出1-3级静脉血管，并且相互吻合。细小分支，吻合清晰可见，分布均匀。
图3为股骨头静脉-动脉灌注效果图。图示证明了股骨头内静脉-动脉血管系统共显示，静脉不是传统观点认为的静脉窦的形式。股骨头上、下、前支持带静脉及静脉均在股骨头骺线上方相互吻合构成骺基底血管网。骺基底血管网再发出1-3级血管，并且相互吻合。细小分支，吻合清晰可见，分布均匀。
图4为股骨头骨内静脉-动脉血管形态分布共显示图，其中静脉(黑色)-动脉(白色)血管同时显示的横断位、冠状位、矢状位视图。各静脉、动脉血管相互吻合行成骺网。
实施例2
下支持带静脉、动脉插管，羧甲基纤维素硫酸钡造影剂逆行灌注股骨头静脉，羧甲基纤维素硫酸钡造影剂顺行灌注股骨头动脉
(1)选用新鲜猪股骨头标本。
(2)下支持带静脉、动脉插管：在显微镜下放大10倍，镜下运用显微器械进行显微操作，游离支持带血管。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带静脉，用手术刀背面由远心端向近心段挤压股骨头颈部软组织，此时可见静脉管腔内有静脉血回流并充盈菲薄的静脉管腔。并选用6#平口针头(外径0.6mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带动脉。并选用5#平口针头(外径0.5mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。同时结扎余下的上、前支持带动脉及静脉开口。
(3)选用平均粒径为700纳米的超细纳米硫酸钡制备羧甲基纤维素硫酸钡造影剂，所述羧甲基纤维素硫酸钡造影剂为羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为40％，羧甲基纤维素浓度为0.2％。在室温下运用超声波进行灌注液预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为300瓦特。所用容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(4)选用平均粒径为40纳米的超细纳米硫酸钡制备羧甲基纤维素硫酸钡造影剂，所述羧甲基纤维素硫酸钡造影剂为羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为10％，羧甲基纤维素浓度为0.02％。在室温下运用超声波进行灌注液预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为200瓦特。所用容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(5)羧甲基纤维素硫酸钡造影剂灌注股骨头静脉：以恒定压力60-80㎜ Hg将步骤(3)得到的羧甲基纤维素硫酸钡造影剂通过下支持带静脉灌注到股骨头的静脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging andcommunications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)，进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3D orthogonal projectionview)，并截图以研究、显示股骨头骨内静脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内静脉血管数据。
(6)羧甲基纤维素硫酸钡造影剂灌注股骨头动脉：已灌注完静脉的股骨头标本以恒定压力120-140㎜ Hg将步骤(4)得到的羧甲基纤维素硫酸钡造影剂通过下支持带动脉灌注到股骨头的动脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging and communications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)。进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3Dorthogonal projection view)，并截图以研究并显示股骨头骨内静脉-动脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内动脉-静脉血管数据。
(7)将步骤(5)得到的股骨头骨内静脉血管数据和步骤(6)得到的股骨头骨内动脉-静脉血管数据，运用三维重建分析软件(Amira、Mimics)进行三维图形配准，布尔运算，获得股骨头动脉血管系统、股骨头静脉血管系统，并用不同的灰度值显示，静脉(黑色)-动脉(白色)血管同时显示。
实施例3
下支持带静脉、动脉插管，羧甲基纤维素硫酸钡造影剂逆行灌注股骨头静脉，羧甲基纤维素硫酸钡造影剂顺行灌注股骨头动脉
(1)选用新鲜猪股骨头标本。
(2)下支持带静脉、动脉插管：在显微镜下放大10倍，镜下运用显微器械进行显微操作，游离支持带血管。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带静脉，用手术刀背面由远心端向近心段挤压股骨头颈部软组织，此时可见静脉管腔内有静脉血回流并充盈菲薄的静脉管腔。并选用6#平口针头(外径0.6mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带动脉。并选用5#平口针头(外径0.5mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。同时结扎余下的上、前支持带动脉及静脉开口。
(3)选用平均粒径为700纳米的超细纳米硫酸钡制备羧甲基纤维素硫酸钡造影剂，所述羧甲基纤维素硫酸钡造影剂为羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为30％，羧甲基纤维素浓度为0.05％。在室温下运用超声波进行灌注液预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为200瓦特。所用容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(4)羧甲基纤维素硫酸钡造影剂灌注股骨头静脉：以恒定压力60-80㎜ Hg将步骤(3)得到的羧甲基纤维素硫酸钡造影剂通过下支持带静脉灌注到股骨头的静脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging andcommunications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3D orthogonal projectionview)，并截图以研究、显示股骨头骨内静脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内静脉血管数据，如图2所示。
(5)羧甲基纤维素硫酸钡造影剂灌注股骨头动脉：已灌注完静脉的股骨头标本以恒定压力120-140㎜ Hg将步骤(5)得到的羧甲基纤维素硫酸钡造影剂通过下支持带动脉灌注到股骨头的动脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging and communications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3Dorthogonal projection view)，并截图以研究并显示股骨头骨内静脉-动脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内动脉-静脉血管数据，如图3所示。
(6)将步骤(4)得到的股骨头骨内静脉血管数据和步骤(5)得到的股骨头骨内动脉-静脉血管数据，运用三维重建分析软件(Amira、Mimics)进行三维图形配准，布尔运算，获得股骨头动脉血管系统、股骨头静脉血管系统，并用不同的灰度值显示，静脉(黑色)-动脉(白色)血管同时显示。
实施例4
下支持带静脉、动脉插管，明胶硫酸钡造影剂逆行灌注股骨头静脉，羧甲基纤维素硫酸钡造影剂顺行灌注股骨头动脉
(1)选用新鲜猪股骨头标本。
(2)下支持带静脉、动脉插管：在显微镜下放大10倍，镜下运用显微器械进行显微操作，游离支持带血管。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带静脉，用手术刀背面由远心端向近心段挤压股骨头颈部软组织，此时可见静脉管腔内有静脉血回流并充盈菲薄的静脉管腔。并选用6#平口针头(外径0.6mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带动脉。并选用5#平口针头(外径0.5mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。同时结扎余下的上、前支持带动脉及静脉开口。
(3)选用平均粒径为40纳米的超细纳米硫酸钡制备造影剂，所述造影剂分别为明胶硫酸钡造影剂和羧甲基纤维素硫酸钡造影剂。
(4)制备明胶硫酸钡造影剂，所述明胶硫酸钡造影剂为明胶硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为20％，明胶浓度为10％。在98℃水浴下将明胶融化于去离子水中制成10％明胶溶液，调整水浴到35℃，加入硫酸钡制成20％的明胶硫酸钡悬液，即为明胶硫酸钡造影剂。在35℃下运用超声波对明胶硫酸钡造影剂预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为200瓦特。所用超声波预处理时装有明胶硫酸钡造影剂的容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(5)制备羧甲基纤维素硫酸钡造影剂，所述羧甲基纤维素硫酸钡造影剂为羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为10％，羧甲基纤维素浓度为0.02％。在室温下运用超声波进行灌注液预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为200瓦特。所用容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(6)明胶硫酸钡造影剂灌注股骨头动脉：将插好管的股骨头标本先置于37℃恒温水浴中1小时。以恒定压力60-80㎜ Hg将明胶硫酸钡造影剂通过下支持带静脉灌注到股骨头的静脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，将灌注完成的股骨头标本置于0℃恒温水浴中2小时。下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging and communications inmedicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)。进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3D orthogonal projection view)，并截图以研究、显示股骨头骨内静脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内静脉血管数据。
(7)羧甲基纤维素硫酸钡造影剂灌注股骨头动脉：已灌注完静脉的股骨头标本以恒定压力120-140㎜ Hg将羧甲基纤维素硫酸钡造影剂通过下支持带动脉灌注到股骨头的动脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digitalimaging and communications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3D orthogonalprojection view)，并截图以研究并显示股骨头骨内静脉-动脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内动脉-静脉血管数据。
(8)将步骤(6)得到的股骨头骨内静脉血管数据和步骤(7)得到的股骨头骨内动脉-静脉血管数据，运用三维重建分析软件(Amira、Mimics)进行三维图形配准，布尔运算，获得股骨头动脉血管系统、股骨头静脉血管系统，并用不同的灰度值显示，静脉(黑色)-动脉(白色)血管同时显示。
实施例5
下支持带静脉、动脉插管，羧甲基纤维素硫酸钡造影剂逆行灌注股骨头静脉，明胶硫酸钡造影剂顺行灌注股骨头动脉
(1)选用新鲜猪股骨头标本。
(2)显微镜下放大10倍，镜下运用显微器械进行显微操作，游离支持带血管。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带静脉，用手术刀背面由远心端向近心段挤压股骨头颈部软组织，此时可见静脉管腔内有静脉血回流并充盈菲薄的静脉管腔。并选用6#平口针头(外径0.6mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头下支持带动脉。并选用5#平口针头(外径0.5mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。同时结扎余下的上、前支持带动脉及静脉开口。
(3)选用平均粒径为40纳米超细纳米硫酸钡制备明胶硫酸钡造影剂，所述明胶硫酸钡造影剂为明胶硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为40％，明胶浓度为10％。在98℃水浴下将明胶融化于去离子水中制成5％明胶溶液，调整水浴到35℃，加入硫酸钡制成30％的硫酸钡悬液，即为明胶硫酸钡造影剂。在35℃下运用超声波对明胶硫酸钡造影剂预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为200瓦特。所用超声波预处理时装有明胶硫酸钡造影剂的容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(4)选用平均粒径为700纳米的超细纳米硫酸钡制备羧甲基纤维素硫酸钡造影剂，所述羧甲基纤维素硫酸钡造影剂为羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为30％，羧甲基纤维素浓度为0.2％。在室温下运用超声波进行灌注液预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为300瓦特。所用容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(5)选用平均粒径为700纳米的超细纳米硫酸钡制备明胶硫酸钡造影剂，所述明胶硫酸钡造影剂为明胶硫酸钡的混悬液，其中硫酸钡的质量浓度为40％，明胶质量浓度为10％。在98℃水浴下将明胶融化于去离子水中制成5％明胶溶液，调整水浴到35℃，加入硫酸钡制成30％的硫酸钡悬液，即为明胶硫酸钡造影剂。在35℃下运用超声波对明胶硫酸钡造影剂预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为200瓦特。所用超声波预处理时装有明胶硫酸钡造影剂的容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(6)羧甲基纤维素硫酸钡造影剂灌注股骨头静脉：将插好管的股骨头标本以恒定压力60-80㎜ Hg将羧甲基纤维素硫酸钡造影剂通过下支持带静脉灌注到股骨头的静脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imagingand communications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)。进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3D orthogonal projectionview)，并截图以研究、显示股骨头骨内静脉血管三维分布构筑情况，得到得到股骨头骨内静脉血管数据。
(7)明胶硫酸钡造影剂灌注股骨头动脉：已灌注完静脉的股骨头标本先置于37℃恒温水浴中1小时。以恒定压力120-140㎜ Hg将明胶硫酸钡造影剂通过下支持带动脉灌注到股骨头的动脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging and communications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)。进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3Dorthogonal projection view)，并截图以研究并显示股骨头骨内静脉-动脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内动脉-静脉血管数据。
(8)将步骤(6)得到的股骨头骨内静脉血管数据和步骤(7)得到的股骨头骨内动脉-静脉血管数据，运用三维重建分析软件(Amira、Mimics)进行三维图形配准，布尔运算，获得股骨头动脉血管系统、股骨头静脉血管系统，并用不同的灰度值显示，静脉(黑色)-动脉(白色)血管同时显示。
实施例6
上支持带静脉、动脉插管，明胶硫酸钡造影剂顺行灌注股骨头动脉，羧甲基纤维素硫酸钡造影剂逆行灌注股骨头静脉
(1)选用新鲜猪股骨头标本。
(2)显微镜下放大10倍，镜下运用显微器械进行显微操作，游离支持带血管。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头上支持带动脉。并选用5#平口针头(外径0.5mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。在股骨头颈部的后方，寻找股骨头上支持带静脉，用手术刀背面由远心端向近心段挤压股骨头颈部软组织，此时可见静脉管腔内有静脉血回流并充盈菲薄的静脉管腔。并选用6#平口针头(外径0.6mm)，针头前部光滑，后部粗糙灌注针插管，结扎固定。同时结扎余下的下、前支持带动脉及静脉开口。
(3)选用平均粒径为700纳米的超细纳米硫酸钡制备硫酸钡明胶造影剂，所述硫酸钡明胶造影剂为明胶硫酸钡造影剂混悬液，其中硫酸钡的浓度为20％，明胶浓度为5％。在98℃水浴下将明胶融化于去离子水中制成5％明胶溶液，调整水浴到35℃，加入硫酸钡制成20％的硫酸钡悬液，即为明胶硫酸钡造影剂。在35℃下运用超声波对明胶硫酸钡造影剂预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为200瓦特。所用超声波预处理时装有明胶硫酸钡造影剂的容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(4)选用平均粒径为40纳米的超细纳米硫酸钡制备硫酸钡羧甲基纤维素造影剂，制备羧甲基纤维素硫酸钡造影剂，所述羧甲基纤维素硫酸钡造影剂为羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为30％，羧甲基纤维素浓度为0.2％。在室温下运用超声波进行灌注液预处理10分钟，解除纳米硫酸钡团聚并形成悬浮灌注液，超声波功率为300瓦特。所用容器为直径10㎜螺旋形的玻璃管。
(5)明胶硫酸钡造影剂灌注股骨头动脉：将插好管的股骨头标本先置于37℃恒温水浴中1小时。以恒定压力120-140㎜ Hg将明胶硫酸钡造影剂通过上支持带动脉灌注到股骨头的动脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digital imaging and communications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)。进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3Dorthogonal projection view)，并截图以研究并显示股骨头骨内静脉血管三维分布构筑情况，得到股骨头骨内静脉血管数据。
(6)羧甲基纤维素硫酸钡造影剂灌注股骨头静脉：已灌注完动脉的股骨头标本以恒定压力60-80㎜ Hg将羧甲基纤维素硫酸钡造影剂通过上支持带静脉灌注到股骨头的静脉系统，维持该压力约20分钟。灌注结束，下一步进行显微CT扫描和静脉血管三维重建。扫描参数为：分辨率24.42μm，曝光时间200ms。InveonCT系统自带的扫描重建软件COBRA生成原始数据。导入影像分析软件Inveon research workplace(IRW)生成并导出Digitalimaging and communications in medicine(Dicom)格式文件，将该Dicom格式文件导入三维分析软件(Amira)。进行血管图像重建、体渲染、三维正交投影视图(3D orthogonalprojection view)，并截图以研究、显示股骨头骨内静脉-动脉血管三维分布构筑情况，得到得到股骨头骨内静脉-动脉血管数据。
(7)将步骤(5)得到的股骨头骨内静脉血管数据和步骤(6)得到的股骨头骨内动脉-静脉血管数据，运用三维重建分析软件(Amira、Mimics)进行三维图形配准，布尔运算，获得股骨头动脉血管系统、股骨头静脉血管系统，并用不同的灰度值显示，静脉(黑色)-动脉(白色)血管同时显示。
对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (9)
1.一种骨内静脉-动脉血管显示方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)第一次血管灌注：用灌注液A或灌注液B对骨组织标本进行第一次血管灌注，再进行显微CT扫描和骨内血管数据的第一次三维重建，得到骨内第一次血管数据；
(2)第二次血管灌注：用灌注液A或灌注液B对骨组织标本进行第二次血管灌注，再进行显微CT扫描和骨内血管数据的第二次三维重建，得到骨内第二次血管数据；
(3)将骨内第一次血管数据与骨内第二次血管数据进行配准，得到股动脉血管系统、股静脉血管系统；
其中，所述灌注液A灌注动脉或静脉血管之一，所述灌注液B灌注动脉或静脉血管之一，所述灌注液A与灌注液B灌注的血管不同。
2.根据权利要求1所述的骨内静脉-动脉血管显示方法，其特征在于，所述灌注液A、灌注液B为明胶硫酸钡混悬液或羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，所述灌注液A、灌注液B可以相同或不同。
3.根据权利要求2所述的骨内静脉-动脉血管显示方法，其特征在于，所述灌注液A或灌注液B为明胶硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为10-40％，明胶浓度为5-10％；
所述明胶硫酸钡混悬液的灌注方法为：先将骨组织标本置于35-37℃恒温水浴中30分钟-1小时，用明胶硫酸钡混悬液以压力60-140㎜Hg进行灌注，灌注过程持续10-20分钟，灌注结束，再置于0-4℃恒温水浴中1-2小时。
4.根据权利要求2所述的骨内静脉-动脉血管显示方法，其特征在于，所述灌注液A或灌注液B为羧甲基纤维素硫酸钡混悬液，其中硫酸钡的浓度为10-40％，羧甲基纤维素浓度为0.02-0.2％；
所述羧甲基纤维素硫酸钡混悬液的灌注方法为：室温条件下，用羧甲基纤维素硫酸钡混悬液以压力60-140㎜Hg进行灌注，灌注过程持续维持10-20分钟，灌注结束。
5.根据权利要求2所述的骨内静脉-动脉血管显示方法，其特征在于，所述硫酸钡为纳米硫酸钡，平均粒径为40-700纳米。
6.根据权利要求2所述的骨内静脉-动脉血管灌注、共显示技术方法，其特征在于，所述灌注液A和灌注液B在灌注前均需进行超声波预处理。
7.根据权利要求6所述的骨内静脉-动脉血管显示方法，其特征在于，所述明胶硫酸钡混悬液的超声波预处理条件：温度为20-35℃，功率为200-300瓦特，时间为5-10分钟；所述羧甲基纤维素硫酸钡混悬液的超声波预处理条件：温度为室温，功率为200-300瓦特，时间为5-10分钟。
8.根据权利要求1所述的骨内静脉-动脉血管显示方法，其特征在于，所述灌注的血管为动脉血管时，灌注压力为120-140㎜Hg；所述灌注的血管为静脉血管时，灌注压力为60-80㎜Hg。
9.根据权利要求1所述的骨内静脉-动脉血管显示方法，其特征在于，所述骨组织为股骨头、肱骨头、股骨髁、髌骨、距骨、舟骨、跖骨、或月骨。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113598160A (zh) * | 2021-07-31 | 2021-11-05 | 山东大学齐鲁医院(青岛) | 一种骨内血管解剖展示陈列标本制作方法及标本 |
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| US20100222738A1 (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-02 | Cvdevices, Llc | Devices and systems for selective auto-retroperfusion of the cerebral venous system |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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