小动物内窥镜的构建及应用研究

发布时间：2020-11-06 07:30

　　 [目的]动物模型的建立为进一步加深对肠道疾病的理解与认识提供了良好的技术支持,但动物模型的构建与研究方法在研究过程中仍具有一定的局限性。结肠癌(Colon cancer,CC)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)都是常见的累及肠道的病变。对小动物肠道炎症和肠道内肿瘤的评估仍依赖于小鼠的生活状态、体重变化、粪便分析、血液分析等间接性的指标,有效的病理学评估则需要处死实验动物后对病变组织进行取样,因为无法对实验动物进行在体病变监测及组织活检,这种方法具有成本高、动物个体差异大和指标不易观察等缺点,小动物内窥成像平台为肠道疾病模型的构建及研究提供了新的思路及方法。本研究的目的就是寻找一种安全、经济和有效的方法(即构建适用于小动物肠道内成像的内镜成像系统),实现肠道病变的在体评估。[方法]1、采用30万像素1mmCMOS相机、LED光源、13英寸超薄显示屏及活检钳配件等,构建小动物内窥镜成像系统,并对该成像系统的分辨率、光源光谱曲线及光源带宽等基本参数进行测试。2、对小动物内窥镜进行应用探索研究:(1)溃疡性结肠炎模型的构建及动态监测。选取6只Balb-c小鼠,随机分为对照组和实验组,分别给予蒸馏水或3%葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodiuln,DSS)自由饮用,连续饮用15 d。监测小鼠生理状况并利用内镜成像系统观察肠道黏膜损伤情况,同时进行内镜下评分。当实验需要时,处死小鼠,取远端结肠组织,根据DIELEMAN评分标准对结肠组织进行病理学评分。(2)结肠癌原位肿瘤模型构建及在体成像。通过肠壁注射印墨染料确定最佳进针方向、进针角度及注射量。确定各项指标后,通过工作通道利用注射针将肿瘤细胞悬液(1×10~7/ml)注入肠壁内构建结肠癌原位肿瘤模型,利用内镜成像系统监测肿瘤生长情况,待生长到一定大小后,内镜下取活检进行病理学检查。[结果]1、使用标准分辨率靶对小动物内窥镜分辨率进行了测试,得到其线宽分辨率为15um。LED光谱测试,光谱范围为340-980nm,最小光谱宽带为15nm。2、利用DSS成功构建肠道炎症模型,小动物内镜成像系统可以对小鼠肠道进行清晰成像,内镜下动态观察小鼠肠壁黏膜变化,DSS组小鼠第1天肠道黏膜正常,可以清晰的看到血管走行和分布,第7天时出现黏膜发红,粗糙呈颗粒状,第10天黏膜血管模糊,走行紊乱,局部黏膜坏死,多处可见血迹,第15天时,肠壁黏膜脱落,部分附着有脓性分泌物。对小鼠肠道病变进行内镜下评分,结果与组织病理学评分结果一致呈增高趋势。而对照组小鼠肠道黏膜无明显改变。3、通过小鼠结肠粘膜下注射印墨染料,确定注射针以10~20度的角度将针插入黏膜下,针斜面面对粘膜的方向,进针深度不宜过深,可以降低肠壁穿孔的发生,而且肠壁最大注射量为40ul。确定各项指标后通过内镜直视下肠壁注射肿瘤细胞构建原位结肠癌肿瘤模型,肠道内成像可以对肿瘤生长情况有更加直观的了解,待肿瘤生长到一定大小,内镜下取病变组织行病理学检查。[结论]1、成功的构建了小动物内窥镜。2、动物活体成像研究表明该内镜系统可以对肠道炎症或肿瘤进行清晰成像,实现病变的在体评估及动态监测。具有减少鼠间差异、降低实验成本、优化动物模型筛选等优点。3、内镜下操作如黏膜注射和在体取活检为肿瘤模型的构建及药物疗效评估提供了新的工具。
【学位单位】：安徽医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R57
【部分图文】：

将小动物内镜头端固定于光纤夹持架上，并使小动物内镜头端垂直于光谱仪试板，测试导光束发出的照明光源光谱曲线及光源带宽。 结果1 构建小动物内镜样机及配件小动物内镜成像设备实物图见图 1A。成像前端可见光源、相机及辅助操作通（图 1B），调节范围可达 90°（图 1C）。内镜外直径 1.9 cm，镜身长度为 60.0。由于软式内镜工作通道过长，不利于内镜下操作，故将软式内镜重新设计为式内镜，缩短工作通道。硬式内镜成像设备实物图见图 2，基本设计同前，镜身度缩短至 5cm，工作通道长约 12.8cm，成像探头直径约 3mm。辅助配件包括黏注射针和活检钳，均可通过内镜工作通道，实物图见图 3。

安徽医科大学硕士学位论文图 2 小动物内镜成像设备实拍图注：2A.成像系统实物图；2B.成像探头；2C.成像探头前端视角Fig.2 Small animal endoscopic imaging equipment actual diagram system real object diagram; 2B. Imaging probe; 2C: Front-end angle ofABC

图 2 小动物内镜成像设备实拍图注：2A.成像系统实物图；2B.成像探头；2C.成像探头前端视角Fig.2 Small animal endoscopic imaging equipment actual diagramNote: 2A. Image system real object diagram; 2B. Imaging probe; 2C: Front-end angle of imaging probe.图 3 辅助配件实拍图AB
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本文编号：2872840