Tilraunarannsókn á öldrun nýrna músa með SR PCI tækni

Tengiliður: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Netfang:audrey.hu@wecistanche.com

P. Yifeng,a,1 o.fl

Ágrip:

Hlutlæg. Byggt á samhengi eðli Synchrotron geislunar (SR), þemanýrurannsóknin er gerð með útbreiðslu-based phase-contrast imaging (PCI) tækni sem er ein nálgun fasa andstæða myndgreiningar (PCI). Markmið þessarar greinar var að sjá nýrun á mismunandi aldri og meta duldt gildi öldrunarkerfisins með SRphase-andstæða myndgreiningartækni.

Aðferðir.Tilraunirnar voru gerðar á BL13W1línu SSRF (Shanghai synchrotron geislunarstöðinni), sýnin voru lögð í bleyti í 10 prósent formalínlausn, músarnýrun á mismunandi aldri voru mynduð á hillunni í fjölgunar-tengdri fasa-andstæða mynduppsetningu og tekin með CCD. Myndirnar sem teknar voru voru greindar og bornar saman.

Niðurstöður.Þegar fjarlægðin er 50 cm á milli sýnanna og myndplötunnar, fengust góð birtuskil og hár upplausn í útbreiðslu-based phase-contrast myndgreiningu (PCI), þar sem slíkt nýrnahylki kom vel í ljós og upplausnin nær 30 míkron; það er verulegur munur á lögun og skipabyggingum meðal músannanýruá mismunandi aldri.

Niðurstaða.PCI er gott til að beita myndgreiningu á helstu ljósþáttum, mismun á lögun og uppbyggingu skipa á milli unga og gamla músanýrugæti verið gefið til kynna að einhverju marki með útbreiðslu-tengdri fasa-andstæða myndgreiningartækni.

LYKILORÐ:Röntgeneinlitunartæki; Tækjabúnaður fyrir synchrotron geislunarhraðla; Aðferðir og reiknirit fyrir endurgerð lækningamynda, tölvustuddar; Hröðunarforrit

Cistanche getur nærtnýru og bæta nýrnastarfsemi

Nýlega höfðu myndatökurannsóknir á SR hörðum röntgengeislum verið þróaðar hratt. Sérstaklega getur harða X fasa-andstæða myndgreiningin (PCI), vegna mikillar staðbundinnar upplausnar (µm stigastig) og betri birtuskila [1], myndað veikt frásogssýni greinilega (eins og líffræðilegan mjúkvef, þ.mt æxli á frumstigi og æðar) , o.fl.). PCI getur leitt til víðtækra umsókna á lífeindasviði. SR er aðlagað aðnýrumyndatöku fyrir betri upprunakarakter og háþróaðan myndgreiningarbúnað: 1) Mikil birta: bylgjulengd SR harðra röntgengeisla nær stigi nm, en myndupplausn að stigi µm sem nægir til að mynda nýrnahnoðra. 2) Samhengi að hluta sem hægt er að framkvæma fasa-andstæða myndgreiningu (PCI) með. Harða röntgengeisla fasa-andstæða myndgreining, þar á meðal röntgen interferometer [2], diffraction-enhancement imaging (DEI) [3] og útbreiðslu byggða myndgreiningu [4].

Thenýruer mikilvægt líffæri sem framkvæmir þvagframleiðslu og útskilnað. Núverandi aðferðir við greiningu ánýrusjúkdómur felur aðallega í sér CT, MR, kjarnamyndgreiningu og ómskoðun, hins vegar eru fullt af takmörkunum fyrir myndatöku örbyggingar. Vefjasýnin er gulls ígildi fyrir nýrnagreiningu, hins vegar er það skaðlaust, þar með talið sárið meðan á framkvæmd stendur, blæðingar, sýkingar osfrv. sérstaklega erfiðleikar við að fylgja eftir og frábendingar. Þannig að umsókn þess er innan markanna.

Útbreiðslu-undirstaða fasa-andstæða myndgreiningar (PCI) er einfaldasta leiðin til að sjá fasa-skilgreiningu (einnig gefið til kynna sem „fasa útbreiðslu myndmyndun“), sem er hliðstætt hólógrafíu í línu. PCI er eins konar röntgenmyndatækni til að greina röntgengeisla fasaskiptingu [5]. Dreifði geislinn í framstefnu (z-átt) truflar ódreifða geislann og breytir þar með amplitude útbreiðslugeislans. Þegar breytileiki er í áætluðum rafeindaþéttleika ρ(x,y) hlutarins, sjást styrkleikabreytingar á myndplaninu.

Í þessari grein rannsökuðum við nýrun músa með PCI nálguninni á fengnum myndupplýsingum og samanburði á nýrum músa á mismunandi aldri. Markmiðið er að meta útbreiðslu-tengda myndgreiningu ínýrumyndatöku.

Efni og aðferðir.

Tilraunirnar voru gerðar á BL13W1 línunni í ShanghaiRadiation Facility (SSRF) í sömu röð. Tilraunauppsetningin er teiknuð á mynd 1. Í SSRF var wiggler uppspretta geislalínunnar BL13Wl staðsett 32 m frá tilraunakofanum. Rafeindageislaorkan í geymsluhringnum var 3,5 GeV með 200 mA straum. Í útbreiðslu-tengda myndgreiningartilraun SSRF var aðeins einn kristal einlitunarbúnaður notaður. Virka fjarlægð Z á milli sýnastigs og skynjarans (CCD) var stillanleg og 50 cm var valin í þessari rannsókn, lýsingartími hverrar myndar var 10 Fröken. Thenýrusýni úr SD músinni voru dregin út hratt og fest með því að nota 10 prósent formalín. Músinnýruaf réttum aldri (um 12 mánaða aldri) var fyrst tekinn af myndum, síðan var gerður myndasamanburður meðal unglinga (um 10 mánaða), blómaskeiði lífsins (um 18 mánaða) og öldruðum (um 24 mánaða) og CT 3D endurbyggingin var gerð. Röntgengeislinn í SSRF, eftir að hafa farið í gegnum sýnið, var greindur með röntgen CCD myndavél. Hægt er að taka myndirnar upp með röntgen-CCD með pixlastærðinni 9 µm (Photonic-Science VHR) í SSRF.

Niðurstöður.

Samkvæmt reynslu okkar fyrir tilraun, myndgreiningu á músumnýruvefir eru bestir við orkuna 12 KeV og fjarlægðin Z er 50 cm við geislalínuna BL13Wl línu í SSRF, því í myndrannsókn okkar voru breyturnar teknar.

Í myndatöku af músinninýruá réttum aldri (við um 12 mánaða aldur, eðlilegt nýra), örbyggingar nýrnaberkis og merg í eðlilegu nýrum. Nýrnahnoðurinn, Bowman'sspace, ýmsar nýrnapíplar, æðar og millivefsefni voru vel leyst (mynd 2A), sem gefur í grundvallaratriðum sömu upplýsingar og vefjafræðin (mynd 2B). Nýrnahnoðurinn samanstendur af nýrnahylkinu og háræðalykkjur eru uppbygging og starfræn eining nýrna. Sem stendur getur klínísk, hefðbundin háþróuð myndgreiningartækni, þ.mt CT og MR, ekki gert nýrnaglómerulus sýnilegan beint.

Síðan var myndatökur á nýrum músa á mismunandi aldri bornar saman og greind. Með öldrun og gömul, formgerð og æðabygging músarinnarnýrubreyta. Í músinninýruvið 10 m aldur (mynd 3 A, D, G) eru æðar sléttar með náttúrulegri venju, en dreifing æða og háræðalykkja er regluleg og einsleit og útlínurnýrueru kringlóttar. Hins vegar á aldrinum 18 m (mynd 3 B, E, H) er músarnýra sýnt með vægri rýrnun, nýrnaberki er minna reglulegur og æðar örlítið röskun í gangi, en stærð og þykktarhraði fjarlægrar bols í nærbol. æðar eru minna einsleitar og háræðalykkjur eru minna reglulegar og einsleitar, ennfremur, við 24 m aldur (mynd 3 C, F, I) kemur nýrun músarinnar í ljós með áberandi rýrnun og aflögun, en mörkin eru ójöfn, jafnvel hnúðótt. áberandi, og skip stillingar ínýrueru algjörlega röskun og ótær, jafnvel samfara truflun, háræðslykkjur eru röskun og minnkun, barkurinn er að þynnast.

Umræða.

Í hefðbundinni röntgenmyndatöku stafar birtuskilin af breytileika í frásog röntgengeisla sem stafar af þéttleikamun og af breytingum á þykkt og samsetningu sýnisins. Næmni tækninnar minnkar verulega þegar sýnið samanstendur af lágum Z þáttum eins og nýru , þar sem munur á frásogsstuðlum er mjög lítill fyrir harða röntgengeisla.

Útbreiðslu-based phase-contrast imaging (PCI) er ein af röntgenmyndunaraðferðum til að greina fasaskiptingu röntgengeisla [6]. Röntgengeislar sem fara í gegnum mjúkan líffræðilegan vef eru mótaðar í fasa, með litlum breytingum á bylgjusviðsstuðul. Við útbreiðslu laust rýmis milli úttaksyfirborðs sýnisins og yfirborðs skynjarans. Þ.e. þegar geislun breiðist út frá sýninu, trufla hlutar öldubakkans, sem hafa upplifað mismunandi sveigju, og mynda einkennandi mynstur sem síðan er skráð af skynjara sem er stilltur í þægilegri fjarlægð (virk fjarlægð Z). Þökk sé Fresnel-diffrun, er fasabreytingunum því umbreytt í greinanlegum styrkleikabreytingum, þessum ósýnilegu fasamótun er breytt í sýnilegar styrkleikabreytingar á mældu myndinni [7, 8] Sagt er að slíkar myndir sýna útbreiðslu-tengda fasaskilgreiningu [9]. PCI, ólíkt öðrum tveggja fasa-andstæða myndgreiningaraðferðum eins og t.d. interferometer og diffraction enhancement imaging, er hægt að framkvæma með örfókalröntgengjöfum og krefst ekki sérhæfðrar röntgengeislaljóstækni eða samstillingu [10, 11] sem gæti orðið til þess. það sem hentar best til notkunar í klínísku umhverfi [12]. Sem stendur, vegna lítilla ljósgjafa og veikrar orku, er gildið takmarkað, en með þróun háþróaðra ljósgjafa og endurbóta á tæknibreytum getur notkun PCI á heilsugæslustöðvum verið efnilegur.

Samanborið við hið hefðbundnanýrugreiningaraðferðir, fasa-andstæða myndgreining veita meiri upplausn og fleiri míkrómínútur án sárs [13]. Fasa-andstæða myndgreiningin (PCI) nýtir fíngerðar breytingar á röntgenbrotstuðul milli aðliggjandi miðla til að gera mörkin á milli þeirra sýnileg. Aukning birtuskila fer eftir tilteknu fasaskilaformi. Fyrir hverja þessara aðferða er endanleg myndbirting háð nokkrum þáttum, þar á meðal staðbundinni upplausn röntgenskynjarans, sértækum myndmyndunarbúnaði, röntgenorku og fráviki geisla [5].

Á þessum árum eru miklar framfarir sem lofa góðu fyrir SRnýrumyndgreiningarrannsókn þar á meðal myndtækni og gæði. Li Gang [14] notaði bestu einföldustu tvo kristallana til að rannsaka sambandið á milli þykktar nýrnasneiðanna og myndgæða. Wu T [15] fékk rottunýrnasneiðarmyndatöku í háupplausn 0,01 mm með röntgentruflamæli. Yoon [16] tók mynd af eðlilegum nýrna- og krabbameinsvef, hann fann að myndirnar með skýrum brúnabótum sýndu greinilega örbyggingu í þykkum nýrnavef (meira en 700-falt þykkari en smásjármyndir). Jin Wu [17] rannsakaði hamsturinn með því að nota Röntgenkristal interferometer byggt á röntgenfasaskilamyndatöku þar sem hægt er að sjá smágerð nýrna.

Nýraöldrun er náttúrulegt ferli í náttúrunni. Það er vel þekkt að hrörnun byrjar við 40 ára aldur hjá mönnum, samfara því að þyngd minnkar smám saman og magn rýrnunar. Músin er alveg eins, fyrir músarnýrun er aldurinn við 10 mánaða svipaður og fullorðinn (28 ára) hjá mönnum, aldurinn 18 mánaða til 45 ára og 24 mánaða til 65 ára. Nýrun minnkað skiptir máli fyrir þynningu heilaberkis. Með öldrun fækkar heilleika og eðlilegum nýrnahnoðra smám saman, á meðan fjöldi mænuvökva eykst smám saman, sérstaklega í heilaberki, og fjöldi og rúmmál nýrnapípla minnkar smám saman, millivef nýrna eykst augljóslega með millivefsvefja að rúmmáli, samfara með litlum æðum hyaline hrörnun og æðakölkun.

Í okkarnýrunáttúruleg öldrun rannsókn, fundum við þróun æða, hluta heilaberki og nýra rúmmálsbreyting, og gaukla minnkar, heilaberki þynnast, dreifing og númerabreyting háræðalykkja, millivef nýrna eykst augljóslega við millivefsvefjamyndun.

Ofangreind verk sem við höfðum gert tengjast músnýruhrörnun á eðlilegu lífeðlisfræðilegu ástandi. Hvernig væri að sjúkdómurinn er fastagestur á sjúklegum sjúkdómum eins og langvarandi sýkingu eða bráðum áverka? Er það það sama og ofangreindra öldrunar nýrna, hvernig væri að tala um reglulega fjölda og rúmmál nýrnahnoðra og millivefsstöðu og dreifingu og röð sem gæti verið raunveruleg fyrir greiningu og meðferð á fyrstu stigum sjúkdómsins. vinnu, munum við búa til líkan til að kanna og þekkjanýrusjúkdómur reglulega með SR-PCI tækni.

Viðurkenningar

Þessi vinna er studd af Projection of Shanghai Science Foundation, PRC (GrantNo.11ZR1427800).

Úr: „Tilraunarannsókn á músnýruöldrun með SR PCI tækni' eftirP. Yifeng, a,1 o.fl

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

Heimildir
[1] Y. Hwu, WL Tsai, A. Groso, G. Margaritondo og JH Je, Coherence-enhanced Synchrotron Radiology: Simple Theory and Practical Applications, J. Phys. D 35 (2002) R105.
[2] T. Takeda o.fl., Krabbameinsæxli í mönnum: Snemma reynsla af röntgengeislun með fasa-andstæða röntgengeisla með samstillingargeislun samanburðarsýnisrannsókn með sjónsmásjá, Radiology 214 (2000) 2982301.
[3] ED Pisano o.fl., Brjóstakrabbameinssýni úr mönnum: Bryggjuaukin myndgreining með vefjafræðilegri fylgni bætti áberandi smáatriði meinsemda samanborið við stafræna röntgenmyndatöku, Radiology 214 (2000) 8952901.
[4] TE Gureyev o.fl., Quantitative methods in phase-contrast X-ray imaging, J. Digit. Ímynd. 13 (2000) 121.
[5] A. Bravin, P. Coan og P. Suortti, X-ray fasa-andstæða myndgreining: frá forklínískum umsóknum til heilsugæslustöðva, Phys. Med. Biol. 58 (2013) R1.
[6] P. Spanne, C. Raven, I. Snigireva og A. Snigirev, In-line holography and phase-contrast microtomography with high energy x-rays, Phys. Med. Biol. 44 (1999) 741.
[7] SW Wilkins o.fl., Phase-contrast imaging using polychromatic hard röntgengeislar, Nature 384 (1996) 335.
[8] A. Snigirev o.fl., Um möguleika röntgengeislafasa-andstæða örmyndagerðar með samfelldri háorku samstilltu geislun, Rev. Sci. Instrum. 66 (1995) 5486.
[9] D. Gao o.fl., Phase-contrast radiography, Imag. Þr. Tækni. 18 (1998) 1257.
[10] W. Sun o.fl., Fasa-andstæða myndgreining með synchrotron röntgenmynd fyrir galla á brjóski í lærleggshöfuði kanínu, Chin. J. Med. Ímynd. Tækni. 20 (2004) 3682370.
[11] A. Momose o.fl., Phase-contrast röntgenmyndataka til að fylgjast með líffræðilegum mjúkvef, Nat. Med. 2 (1996) 473.
[12] J. Xu o.fl., Hlutverk röntgenmyndatöku fasa-andstæða í þróun rafskautafylkja innan kuðungs, Otology & Neurotology 22 (2001) 862.
[13] S.-A. Zhou og A. Brahme, Þróun röntgenmyndatækni með fasa-skilaskilum og hugsanlegum læknisfræðilegum notkunaraðferðum, Phys. Med. 24 (2008) 129.
[14] L. Gang o.fl., Myndgæði háð þykkt sneiðs nýra rottu tekin með einföldustu DEI byggingu, Nucl. Instrum. Meth. 548 (2005) 200.
[15] J. Wu o.fl., Microphase-contrast röntgenmyndatökur fyrir grunn lífeðlisfræðilegar rannsóknir á SPring-8, Proc. SPIE 5535 (2004) 740.
[16] CY Yoon o.fl., Myndgreining á nýrna- og blöðruhálskirtilskrabbameini með ljósbrotsstuðul, Int. J. Urol. 14 (2007) 96.
[17] J. Wu o.fl., Myndmyndun nýrnabygginga með röntgenfasa-andstæðu smásneiðmynd, Kidney Int. 75 (2009) 945.