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相互連通的整體共同完成腦內(nèi)神經(jīng)活動的能量供給，單獨(dú)對大血管研究不能獲取精細(xì)的血管分支和動靜脈之間的

2、毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)，單獨(dú)對小范圍毛細(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)定量的對腦內(nèi)任意腦區(qū)實(shí)現(xiàn)從動脈，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的尼龍過濾膜對灌注液進(jìn)行過濾，降低主動脈灌注壓到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)丘腦為特定對象，通過對丘腦的血管網(wǎng)絡(luò)做矢量追蹤，重建從椎動脈開始，經(jīng)基底動脈，丘腦穿透動脈，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)微動脈和微靜脈的血管樹狀分叉結(jié)構(gòu)。對從穿透動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)前后的管徑波動明顯。且在穿透動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