Az egér vese öregedésének kísérleti vizsgálata SR PCI technológiával

Kapcsolattartó: Audrey Hu Whatsapp / hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

P. Yifeng,a,1 és mtsai

ELVONT:

Objektív. A szinkrotron sugárzás (SR) koherencia jellege alapján a egérvesea vizsgálatot a propagáláson alapuló fáziskontrasztos képalkotó (PCI) technológiával végezzük, amely a fáziskontraszt képalkotás (PCI) egyik megközelítése. Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy vizualizálja a vesét különböző életkorokban, és értékelje az öregedési mechanizmus látens értékét SR-vel fáziskontrasztos képalkotó technológia.

Módszerek.A kísérleteket a BL13W1-ben végeztük az SSRF (a sanghaji szinkrotron sugárzási létesítmény) vonala, a mintákat 10% -ban áztatták formalin oldat, az egér veséit különböző életkorokban a polcon ábrázolták a szaporításon alapuló fáziskontraszt képalkotó rendszerben, és CCD-vel rögzítették. A rögzített képeket elemeztük és összehasonlították.

Eredmények.Ha a távolság 50 cm a minták és a képalkotó lemez között, akkor jó kontrasztot és nagy felbontást kaptunk a propagáláson alapuló fáziskontrasztos képalkotásban (PCI), mint ilyen, a vese kapszula jól kiderült, és a felbontás eléri a 30 mikronot; jelentős különbség van az egér alakjában és az edényszerkezetbenvesekülönböző életkorban.

Következtetés.A PCI jó a fő fényelemes szervezeti képalkotás alkalmazásához, a különbséghez forma és edényszerkezet a fiatal és az idős egér közöttveseegyeseknek jelezhető kiterjedése a szaporításon alapuló fáziskontrasztos képalkotó technológiával.

KULCSSZAVAK:Röntgen monokromátorok; Szinkrotron sugárzásgyorsítók műszerezése; Orvosi-kép rekonstrukciós módszerek és algoritmusok, számítógéppel segítettek; Gyorsító alkalmazások

Cistanche táplálhatjavesék és javítja a vesefunkciót

A közelmúltban gyorsan kifejlesztették az SR kemény röntgensugarakkal kapcsolatos képalkotó kutatásokat. Különösen a kemény X fáziskontrasztos képalkotás (PCI), a nagy térbeli felbontás (μm fokozat) érdemeiért szint) és jobb kontraszt [1], egyértelműen képes ábrázolni a gyenge abszorpciós mintát (például a biológiát) lágyszövet, beleértve a korai stádiumban lévő daganatot és az edényeket, stb.). A közös érdekű projekt kiterjedt alkalmazási kilátások az orvosbiológiai területen. Az SR-t aveseképalkotás a jobb forrásért karakter és fejlett képalkotó mechanizmus: 1) Nagy fényerő: az SR kemény röntgen hullámhossza eléri az nm fokozati szintet, míg a képalkotási felbontás a μm-es fokozatú szintre, ami elegendő a vese glomerulus képalkotásához. 2) Részleges koherencia, amellyel a fáziskontrasztos képalkotás (PCI) elvégezhető. A kemény röntgenfázis-kontraszt képalkotás, beleértve a röntgen interferométert [2], diffrakciót javító képalkotás (DEI) [3] és propagációs alapú képalkotás [4].

Avesefontos szerv, amely vizelettermelést és -kiválasztást végez. Jelenlegi eljárások azvesea betegség elsősorban a CT, AZ MR, a nukleáris képalkotás és az ultrahang, a képalkotó mikrostruktúrának azonban sok korlátja van. A biopszia az aranystandard vesediagnózis azonban ártalmatlan, beleértve a sebet az előadás során, vérzést, fertőzést stb., Különösen a nyomon követés nehézségét és az ellenjavallatokat. Tehát az alkalmazása a korlátozáson belül.

A propagáláson alapuló fáziskontrasztos képalkotás (PCI) a legegyszerűbb módja a fáziskontraszt (más néven "fázisterjedési képalkotás"), amely analóg az in-line holográfiával. A PCI egyfajta röntgenes képalkotó technika a röntgenfázis-eltolódás detektálására [5]. A a szétszórt sugár előrefelé (z-irányban) zavarja a nem szorongatott gerendát, ezáltal a propagáló gerenda amplitúdójának megváltoztatása. Ha az objektum ρ(x,y) kivetített elektronsűrűségében változások vannak, a kép síkján az intenzitás változásai figyelhetők meg.

Ebben a tanulmányban az egér veséit vizsgáltuk a PCI-megközelítéssel a kapott képalkotó információk és az egér veséinek összehasonlításán különböző életkorokban. A cél a szaporításon alapuló képalkotás értékelése aveseképkezelés.

Anyagok és módszerek.

A kísérleteket a BL13W1 vonalon végeztük Sanghajban Sugárzási létesítmény (SSRF). A kísérleti beállítást az 1. ábra vázolja fel. Ban az SSRF, a BL13Wl nyalábvonal wiggler forrása a kísérlettől 32 m-re helyezkedett el Ketrec. A tárológyűrűben az elektronsugár energiája 3, 5 GeV volt, 200 mA árammal. Az az SSRF szaporítási alapú képalkotó kísérlete, csak egy kristály monokromátort használtak. A mintafázis és a detektor (CCD) közötti Z effektív távolság hangolható volt, és 50 cm ebben a vizsgálatban választották ki, az egyes képek expozíciós ideje 10 ms volt. Aveseaz SD egérből származó mintákat gyorsan kivontuk és 10% -os formalinnal rögzítettük. Az egérvesea megfelelő korú (kb. 12 hónapos korban) először a képet, majd a tinédzserek képalkotó összehasonlítását ábrázolták (kb. 10 hónap), az élet elsődleges (kb. 18 hónap) és az idősek (kb. 24 hónap) voltak előadták, és megtörtént a CT 3D rekonstrukció. A röntgensugár az SSRF-ben, miután elment a mintán keresztül egy röntgen CCD kamera észlelte. A képek rögzíthetők a következőkkel: Röntgen CCD 9 μm pixelmérettel (Fotonika-Tudomány VHR) az SSRF-ben.

Eredmények.

A kísérlet előtti tapasztalataink szerint az egér képkontrasztjavesea szövetek a legjobbak a 12 KeV energiájában és az 50 cm-es Z távolságban a BL13Wl nyalábvonalon az SSRF-ben tehát a képalkotó vizsgálatunkban a paramétereket vettük.

Az egér képalkotásábanvesea megfelelő korban (kb. 12 hónapos korban, normál vese), a a vesekéreg és a medulla mikrostruktúrái normál vesében. A vese glomerulus, Bowman-féle a tér, a különböző vesetubulusok, erek és intersticiális anyagok jól megoldódtak (2A ábra), alapvetően ugyanazokat az információkat szolgáltatva, mint a szövettan (2B ábra). A vese glomerulusa áll a vesekapszula és a kapilláris hurkok a vese szerkezeti és funkcionális egysége. Jelenleg a a hagyományos fejlett képalkotó klinikai technológia, beleértve a CT-t és az MR-t, nem tudja a vesét glomerulus közvetlenül látható.

Ezután összehasonlítottuk és elemeztük az egér vese képalkotását különböző életkorokban. A öregedés és régi, az egér morfológiája és edényszerkezeteveseváltozás. Az egérbenvese10 m-es korban (3 A, D, G ábra) az edények természetes rutinnal simaak, míg a az edények és a kapilláris hurkok eloszlása szabályos és homogén, és a kontúrjavesekerekek. 18 m-es korban azonban (3 B, E, H ábra) az egér veséje a következővel van feltüntetve: enyhe atrófia, a vesekéreg kevésbé szabályos, az erek kissé zavartan futnak, míg a a proximális törzsedényekre való disztális kiterjedés nagysága és vastagsági sebessége kevésbé homogén, és a kapilláris hurkok kevésbé szabályosak és homogének, ráadásul 24 m-es korban (3 C, F, I ábra) az egér veséje nyilvánvaló atrófiával és deformációval jelenik meg, míg a határ egyenetlen, még a noduláris kiemelkedő, és az edények konfigurációja aveseteljesen rendetlenek és kevésbé világos, még a megszakítással együtt is, a kapilláris hurkok rendellenesség és redukció, a a kéreg elvékonyodik.

Megbeszélés.

A standard radiográfiában a kontraszt a röntgenfelvétel sűrűségkülönbségekből, valamint a próbadarab vastagságának és összetételének változásaiból eredő változásokból ered. A technika érzékenysége drasztikusan csökken, ha a minta alacsony Z elemekből, például a veséből áll, amelyek esetében az abszorpciós együtthatók különbségei nagyon kicsik kemény röntgensugarak.

A propagáláson alapuló fáziskontrasztos képalkotás (PCI) az egyik röntgenfázis-kontraszt képalkotó megközelítés a röntgenfázis-eltolódás detektálására [6]. A lágy biológiai szöveteken áthaladó beeső röntgensugarak fázisban modulálódnak, és a hullámmező modulusa alig változik. Szabad hely esetén szaporítás a minta kilépő felülete és a detektor felülete között. Azaz, mint a a sugárzás a mintából, a hullámfront azon részeiből terjed, amelyek különbözőeket tapasztaltak elhajlások, interferenciák, amelyek egy jellegzetes mintát eredményeznek, amelyet aztán egy detektor rögzít, amely kényelmes távolság (tényleges távolság Z). A Fresnel-diffrakciónak köszönhetően a fáziseltolódások ezért kimutatható intenzitásváltozásokban átalakulnak ezek a láthatatlan fázismodulációk látható intenzitásváltozásokká a mért képen [7, 8] Az ilyen képek állítólag szaporításon alapuló fáziskontraszt [9]. A PCI, ellentétben más két fáziskontrasztos képalkotási megközelítéssel mint ilyen interferométer és diffrakciót fokozó képalkotás, mikrofókuszú röntgenforrások, és nem igényel speciális röntgenoptikát vagy szinkrotron létesítményt [10, 11], amely ennek következtében a klinikai környezetben való alkalmazásra a legmegfelelőbb lehet [12]. Jelenleg esedékes a kis fényforrások és a gyenge energia esetében az érték korlátozott, azonban a fejlett fényforrások fejlesztésével és a technika paramétereinek javításával a PCI klinikákon való alkalmazása ígéretes lehet.

A hagyományoshoz képestvesediagnosztikai módszerek, fáziskontrasztos képalkotás biztosítja nagyobb felbontás és több mikroperc seb nélkül [13]. A fáziskontrasztos képalkotás (PCI) kihasználja a szomszédos közegek közötti röntgen törésmutató finom változásait, hogy láthatóvá tegye a köztük lévő határokat. A kontraszt fokozása az adott fáziskontraszt modalitásától függ. Részére ezen technikák mindegyike, a végső képkontraszt több tényezőtől függ, beleértve a térbeli a röntgendetektor felbontása, a fajlagos képképző mechanizmus, a röntgenenergia és a sugár divergencia [5].

Ezekben az években rengeteg ígéretes előrelépés történt az sr számáraveseképalkotó vizsgálat, beleértve a képalkotó technika és minőség. Li Gang [14] a legjobb két kristályt használta a a veseszeletek vastagsága és a képalkotás minősége közötti kapcsolat. Wu T [15] nyert patkányvese szeletekképalkotás nagy, 0,01 mm-es felbontásként röntgen interferométerrel. Yoon [16] elképzelte a normális vese- és karcinómaszövet, a képeket tiszta éljavítással találta meg egyértelműen mikrostruktúra vastag veseszövetben (több mint 700-szor vastagabb, mint a mikroszkopikus képek). Jin Wu [17] a hörcsögöt vizsgálta röntgen kristály interferométer alapú röntgenfázis-kontraszt mikrotomográfiával, amellyel a vese mikrostruktúrája látható.

Veseaz öregedés természetes folyamat a természetben. Köztudott, hogy a degeneráció 40-kor kezdődik éves korig az emberekben, a súly fokozatos csökkenésével és zsugorodásával együtt kötetben. Az egér ugyanolyan, mint az egér vese esetében a 10 hónapos kor hasonló a a felnőtt (28 éves) emberekben, a 18 hónapos és 45 éves kor közötti, a 24 hónapos korban 65 éves korig. A vese zsugorodott a kéreg elvékonyodása szempontjából. Az öregedéssel, az integritás és a normál vese glomerulusok száma fokozatosan csökken, míg a a szklerózis glomerulus fokozatosan növekszik, különösen a kéregzónában, valamint a szám és a térfogat A vesetubulusok száma fokozatosan csökken, a vese interstitiuma nyilvánvalóan intersticiálisan növekszik fibrózis térfogatban, kis hajókkal együtt hialin degenerációval és arterioszklerózissal.

A miénkbenvesetermészetes öregedési vizsgálat, találtuk az edények, a részleges kéreg és a vese trendjét térfogatváltozás, és a glomerulus csökken, a kéreg elvékonyodik, az eloszlás és a kapilláris hurkok számának változása, a vese interstitiuma nyilvánvalóan az intersticiális fibrózissal nő.

A fenti munkák, amelyeket elvégeztünk, az egérrel kapcsolatosakvesedegeneráció a normál fiziológiai állapoton. Mi lenne, ha a betegség rendszeressé válna a kóros állapotokban, például krónikus betegségekben fertőzés vagy akut trauma? Ha ugyanaz, mint a fenti öregedő veseé, mit szólnál ahhoz, ha rendszeres lenne a vese glomerulus és interstitium álláspontjának száma és térfogata, valamint az eloszlás és szekvencia, amely virtuális lehet a betegség korai stádiumában történő diagnosztizáláshoz és kezeléshez. A következő munkában egy modellt készítünk, amelyet felfedezünk és felismerünkvesebetegség rendszeresen a SR-PCI technika.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát a Projection of Shanghai Science Foundation, PRC (Támogatás) támogatja No.11ZR1427800).

Feladó: "Az egér kísérleti vizsgálata"veseöregedés SR PCI technológiával" byP. Yifeng, a,1 és mtsai

---2013 IOP Publishing Ltd és Sissa Medialab Srl doi:10.1088/1748-0221/8/08/C08004

Hivatkozások
[1] Y. Hwu, W.L. Tsai, A. Groso, G. Margaritondo és J.H. Je, Koherencia-továbbfejlesztett szinkrotron radiológia: egyszerű elmélet és gyakorlati alkalmazások, J. Phys. D 35 (2002) R105.
[2] T. Takeda et al., Human carcinoma: korai tapasztalatok fáziskontrasztos röntgen CT-vel szinkrotron sugárzás összehasonlító minta vizsgálattal optikai mikroszkópiával, Radiology 214 (2000) 2982301.
[3] E.D. Pisano et al., Human breast cancer samples: diffraction-enhanced imaging with histology correlation javította a lézió részleteinek összeesküvését a digitális radiográfiához képest, Radiology 214 (2000) 8952901.
[4] T.E. Gureyev et al., Kvantitatív módszerek a fáziskontraszt röntgenképalkotásban, J. Digit. Kép. 13 (2000) 121.
[5] A. Bravin, P. Coan és P. Suortti, Röntgenfázis-kontraszt képalkotás: a preklinikai alkalmazásoktól a klinikákig, Phys. Med. Biol. 58 (2013) R1.
[6] P. Spanne, C. Raven, I. Snigireva és A. Snigirev, In-line holográfia és fáziskontraszt mikrotomográfia nagy energiájú röntgensugarakkal, Phys. Med. Biol. 44 (1999) 741.
[7] S.W. Wilkins et al., Phase-contrast imaging using polychromatic hard X-sugarak, Nature 384 (1996) 335).
[8] A. Snigirev et al., A röntgenfázis-kontraszt mikromaging lehetőségeiről koherens nagy energiájú szinkrotron sugárzással, Rev. Sci. Instrum. 66 (1995) 5486.
[9] D. Gao et al., Phase-contrast radiográfia, Kép. Ther. Technol. 18 (1998) 1257.
[10] W. Sun et al., Fáziskontraszt képalkotás szinkrotron röntgensugárral a nyúl combcsontfej porcának hibájára, Chin. J. Med. Kép. Technol. 20 (2004) 3682370.
[11] A. Momose et al., Phase-contrast röntgen számítógépes tomográfia a biológiai lágyrészek megfigyelésére, Nat. Med. 2 (1996) 473.
[12] J. Xu et al., A radiográfiai fáziskontraszt-képalkotás szerepe az intrakochleáris elektródatömbök fejlesztésében, Otology & Neurotology 22 (2001) 862.
[13] S.-A. Zhou és A. Brahme, Fáziskontraszt röntgen képalkotó technikák és lehetséges orvosi alkalmazások fejlesztése, Phys. Med. 24 (2008) 129.
[14] L. Gang et al., A képminőség függése a szeletelt patkány vese vastagságától, amelyet egy legegyszerűbb DEI konstrukció, a Nucl vett fel. Instrum. Meth. 548 (2005) 200.
[15] J. Wu et al., Microphase-contrast röntgen számítógépes tomográfia az SPring-8 alapvető orvosbiológiai vizsgálatához, Proc. SPIE 5535 (2004) 740.
[16] C.Y. Yoon et al., Imaging of renal and prostate carcinoma with refractive index radiology (Vese- és prosztata-karcinóma képalkotása törésmutató radiológiával), Int. J. Urol. 14 (2007) 96.
[17] J. Wu et al., Imaging renal structures by X-ray phase-contrast microtomography (A veseszerkezetek képalkotása röntgenfázis-kontraszt mikrotomográfiával), Vese Int. 75 (2009) 945.