錳離子增強磁共振成像(MEMRI)技術(shù)的實驗研究.pdf

1、Ca2+是重要的神經(jīng)傳導(dǎo)介質(zhì)，在神經(jīng)細胞的功能活動中起重要的作用。Mn2是是Ca2+的類似物，可通過電壓門控Ca2+通道進入神經(jīng)細胞，并通過微管系統(tǒng)在神經(jīng)細胞內(nèi)傳輸。同時，Mn2+具有順磁性，可用作MR造影劑。近年來，MEMRI已被廣泛用來研究大腦功能活動，追蹤神經(jīng)傳導(dǎo)路徑和顯示腦組織精細結(jié)構(gòu)等方面。本實驗采用7.0Tmicro-MR成像系統(tǒng)實現(xiàn)MEMRI在大鼠神經(jīng)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)應(yīng)用，并對實驗設(shè)計、實驗方法、MR成像序列進行優(yōu)化，為后續(xù)的

2、MEMRI實驗奠定基礎(chǔ)。
　　 第一部分大鼠腦皮層結(jié)構(gòu)的高分辨MEMRI研究
　　 目的研究尾靜脈給藥后錳離子增強磁共振顯示大鼠腦皮層結(jié)構(gòu)的作用，并比較有無血腦屏障開放對皮層結(jié)構(gòu)顯示的影響。方法15只SD大鼠，采用隨機排列表方法隨機分為3組，每組5只。A組，右側(cè)頸內(nèi)動脈注入30％甘露醇開放血腦屏障后尾靜脈注100mmol/L MnCl2生理鹽水溶液，12h后MRI成像；B組，右側(cè)頸內(nèi)動脈注入生理鹽水后尾靜脈注100 mm

3、ol/L，MnCl2溶液，12 h后MRI成像；C組作為正常對照。成像采用7.0 Tmicro-MR掃描儀。采用Paravision4.0軟件測量各組感興趣區(qū)信噪比，各組間信噪比比較采用單因素方差分析，兩側(cè)大腦半球間信噪比比較采用配對t檢驗。結(jié)果錳離子增強磁共振能清楚顯示鼠腦的灰白質(zhì)結(jié)構(gòu)及皮層的條帶狀結(jié)構(gòu)，能顯示感覺運動區(qū)的解剖邊界；室周結(jié)構(gòu)如海馬、齒狀回、韁聯(lián)合、嗅球等結(jié)構(gòu)能清楚顯示。A組兩側(cè)皮層出現(xiàn)不對稱強化，開放血腦屏障側(cè)大腦皮層

4、強化更明顯，條帶狀結(jié)構(gòu)顯示較模糊。B組兩側(cè)皮層強化比較一致。A、B組兩側(cè)大腦皮層、小腦皮層、嗅球、海馬信噪比差別均沒有統(tǒng)計學(xué)意義（A組t值分別為2.77、0.95、-0.40、1.26，p值分別為0.05、0.39、0.71、0.28；B組t值分別為-0.229、-1.761、0.932、-1.07，p值分別為0.78、0.153、0.404、0.345）。Mn2+增強后鼠腦右側(cè)大腦皮層、兩側(cè)小腑皮層、海馬和垂體信噪比升高，差別有統(tǒng)計學(xué)

5、意義（F值分別為4.36、6.66、5.84、11.38、9.93，22.80，p值分別為0.038、0.011、0.017、0.002、0.003、<0.001）。結(jié)論尾靜脈給藥后錳離子增強磁共振能特異性顯示大鼠腦皮質(zhì)分層結(jié)構(gòu)及體感運動皮層區(qū)的解剖邊界。高濃度甘露醇能有效開放血腦屏障，并對腦皮層結(jié)構(gòu)顯示產(chǎn)生影響。開放與不開放血腦屏障錳離子增強磁共振圖像各具特征，可以根據(jù)實際需要進行選擇。
　　 第二部分皮層給藥追蹤大鼠皮質(zhì)脊髓

6、束的MEMRI研究
　　 目的探討7.0 T Mn2+增強MRI（MEMRI）追蹤活體大鼠神經(jīng)傳導(dǎo)束的作用。方法SD大鼠9只，立體定位下向右側(cè)運動皮層內(nèi)注射1 mol/L MnCl2溶液014μl，分別于注藥前、注藥后24 h、48 h、72 h、7 d行7.0T micro-MR掃描，觀察皮質(zhì)脊髓束及相關(guān)神經(jīng)傳導(dǎo)束的走行。結(jié)果MnCl2皮質(zhì)內(nèi)注射后分時間段進行MR掃描可以完整地顯示活體大鼠皮質(zhì)脊髓束從運動皮層、丘腦、大腦腳、腦

7、橋的走行區(qū)結(jié)構(gòu)，24～48 h顯示最佳，部分Mn2+通過胼胝體到達對側(cè)運動皮層功能區(qū)。結(jié)論7.0TMn2+增強MR能夠清晰、動態(tài)地顯示大鼠皮層內(nèi)神經(jīng)傳導(dǎo)通路，Mn2+增強后的皮質(zhì)脊髓束的解剖定位與Paxinos等大鼠解剖圖譜定位一致；MEMRI能夠顯示兩側(cè)大腦半球間的聯(lián)系，對活體研究大腦功能及損傷后腦的神經(jīng)可塑性有重要的作用。
　　 第三部分活動誘導(dǎo)MEMRI（AIM-MRI）觀察大鼠皮層功能區(qū)的活動
　　 目的探討活動

8、誘導(dǎo)錳離子增強磁共振（AIM-MRI）檢測大鼠左側(cè)前爪皮層功能區(qū)的可行性及各種影響因素對于AIM-MRI的影響。方法25只SD大鼠按隨機數(shù)法隨機分為5組。A組，大鼠麻醉狀態(tài)下尾靜脈緩慢泵入100 mmol/L MnCl2生理鹽水溶液，30％甘露醇開放右側(cè)血腦屏障（BBB）后電流刺激左側(cè)前爪，然后行7.0T micro-MRI成像。B組實驗前腹腔給予鈣離子通道阻滯劑維拉帕米，C組左前爪不行電流刺激，D組不開放右側(cè)BBB，其余實驗方法與A組

9、一致。E組作為正常對照，直接MRI。另取6只SD大鼠，隨即分為輕度麻醉和重度麻醉組，每組3只。實驗方法與A組一致。結(jié)果磁共振圖像上A組右側(cè)皮層顯示左側(cè)前爪功能區(qū)強化，T1值減少。B-D組沒有顯示左前爪功能區(qū)的強化。輕度麻醉組大鼠右側(cè)皮層出現(xiàn)異常強化。結(jié)論麻醉狀態(tài)下開放BBB后電流刺激對側(cè)前爪，AIM-MRI可以清楚顯示大鼠前爪功能區(qū)。適當?shù)穆樽砩疃取BB開放、電流刺激、鈣離子通道的正常狀態(tài)是AIM-MRI的必要因素。AIM-MRI可以