高分辨光声成像技术对啮齿类动物心肌梗死的无创性精准定位研究

发布时间：2020-10-21 16:15

　　 本研究的目的通过使用一个半球形的光声成像系统无损的准确定位小鼠发生心肌梗死的部位,并且使用该系统对小鼠心肌梗死后进行持续监测,为心肌梗死的影像学诊断提供新思路。心脑血管疾病严重威胁人类健康,每年因为心脑血管疾病而死亡的人数有1500万人,目前位居各种死因的首位。其中心肌梗死是造成心脑血管疾病死亡率很高的主要原因。为了让病人得到有效的治疗,及时准确而的诊断和长期的监测是非常必要的。通过结扎Balb/c小鼠的左冠状动脉前降支的方法建立小鼠心肌梗死模型。然后使用配备有128个螺旋分布在系统表面的超声波换能器的可以实现并行数据采集的半球形光声成像系统,对小鼠心脏进行光声成像。通过光声图像显示和感兴趣部位的光声信号定性和定量的研究该技术诊断心肌梗死的可行性。研究结果表明,半球形光声成像系统可以清楚的显示心脏周围的主要血管以及心脏的整体形态。长期的纵向监测结果显示,随着时间的延长,心肌梗死小鼠的梗死面积逐渐增大并且伴随纤维化的发生,心脏的大小也增加,这一结果和TTC染色结果具有很好的相关性。建立心肌梗死模型之后,梗死部位的光声信号较建模之前信号强度下降了 399.1±56.3(n = 20,p0.001),相对于健康小鼠的心脏光声信号,约有2.5倍的降低。此外,小鼠的心脏整体较之前有所增大,小鼠心脏的大小在建模之后增加了(10.4±6.0)mm2(n = 20,p0.001),相比于正常健康小鼠的心脏,小鼠心脏大小约有～18%的增加。高分辨率的半球形光声成像系统可以实现小动物活体深度成像,并且可以准确分辨小鼠心脏发生梗死的位置。这种方法可以作为常规影像学诊断心肌梗死的一种互补方法。该研究有助于对心肌梗死影像学诊断提供新方法并有利于相关疾病的进一步研究。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R542.22
【部分图文】：

（ＦＷＨＭ）．??４．１．２正常活体小鼠心脏光声成像结果??无创的活体健康小鼠心脏的光声图像如图３所示。通过所获得小鼠活体心脏??光声图像可以清晰地看出小鼠心脏的整体轮廓。清楚可辨认的结构包括小鼠的右??心房（ＲＡ），右心室（ＲＶ），左心房（ＬＡ），左心室（ＬＶ），主动脉弓（ＡＡ）。另外，小??鼠心脏周围的主要的血管结构，如右上腹静脉（ＲＥＶ），左上腹静脉（ＬＥＶ），右??锁骨下静脉（ＲＳＶ），左锁骨下静脉（ＬＳＶ），颈内静脉（ＩＪＶ）、上腔静脉（ＳＶＣ）；??右胸廓内动脉（ＲＴＡ），左胸动脉（ＬＴＡ），肋间动脉（ＩＡ）在图３ａ中可以清楚地??显示出来（白色箭头所示）。如图３ｂ和３ｃ所展示的横断面和矢状面的小鼠心脏?’??光声图像，我们可以看到成像深度约为１０毫米并且信号背景比仍大于５：１。该结??果表明应用该半．球形光声成像系统可以清晰地显示小鼠心脏的主要解剖结构以??及周围的主要血管。??２９??

第７天和第１４天，对离体的小鼠心脏进行了体外光声成像，通过对梗死区??域的光声信号和正常心肌组织的光声信号进行对比，我们发现梗死区域的光声信??号明显减少，如白色箭头所示（图５）。通过量化，我们发现离体发生心肌梗死小??鼠的心脏梗死部位的光声信号较健康小鼠的相同部位心脏的光声信号有约２．８倍??的减少，这一结果与我们活体研究的结果基本一致。进一步论证了光声成像可以??直接用于活体小鼠心肌梗死的检测。??３１??

心脏超声图像，我们可以观察到小鼠在不同截面的超声图像，但是却无法准确的??定位心脏发生梗死的位置。通过使用Ｍ型心脏超声成像，我们可以得到小鼠发??生心肌梗死之前和之后的各种心功能参数。对比图７ｂ和７ｄ，我们发现相比于健??康小鼠，发生心肌梗死之后的心脏心室前壁运动严重受损。通过心功能参数的测??量，在心肌梗死小鼠组，小鼠心脏的ＬＶＩＤｄ和ＬＶＩＤｓ这两个参数分别增加了?１．６０??毫米和丨．８７毫米（图７ｅ和７ｆ），这归因于小鼠心肌梗死后心脏心肌收缩能力的??减弱或丧失。另外，在心肌梗死小鼠组，小鼠心脏的ＬＶＥＦ和ＬＶＦＳ这两个参数??分别下降了?４５％和２８％?（图７ｇ和７ｈ），这也是由于小鼠心肌梗死发生后，小鼠??心功能降低所导致的。?？??〇?０．１?０．２?０．３?０．４?０．５?０．６?０?０．１?０．２?０．３?０．４?０．５?０．６??Ｔｉｍｅ?（ｓ）?Ｔｉｍｅ?（ｓ）??Ｎｏｒｍａｌ?Ｍｌ?Ｎｏｒｍａｌ?Ｍｌ?Ｎｏｒｍａｌ?Ｍｌ?Ｎｏｒｍａｌ?Ｍｌ??图７小鼠心脏发生心肌梗死前和１４天后的超声成像及心功能参数的测定??（ｎ＝７／每个时间点）。（ａ－ｂ）正常健康小鼠的Ｂ型和Ｍ型超声图像。（ｏｄ）心肌??梗死小鼠的Ｂ型和Ｍ型超声图像。（ｅ－ｈ）通过小鼠心脏短轴Ｍ型超声测定左??ＬＶＩＤｄ、ＬＶＥＤｓ、ＬＶＥＦ和ＬＶＦＳ四个心功能参数。（＊ｐ?＜?０．０５?ｖｓ正常小鼠??组）。??Ｆｉｇ．?７?Ｃａｒｄｉａｃ?ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ?ｍｅａｓｕｒｅｄ?ｂｙ?ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ?ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?１４?ｄａｙｓ?ｐｏｓｔ？??ｓｕｒｇｅｒｙ?（ｎ?＝?７／ｔｉｍｅ?ｐｏｉｎｔ）
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王美娇;李美萱;孙琪;徐子奇;阚晓婷;;光声成像及其在癌症检测中的应用[J];科学中国人;2017年08期

2 陈重江;周王婷;胡毅成;杨思华;;非接触式光声成像技术及其应用[J];中国医疗设备;2018年01期

3 毕坤阳;;有机光电材料在光声成像领域的应用[J];中国新通信;2018年04期

4 张建英;李晖;谢文明;曾志平;李莉;李志芳;;光声成像技术引导准确定位的针刺[J];福建师范大学学报(自然科学版);2011年04期

5 石磊;田昊;张希恬;龙子宁;黄畅;曾宁;方驰华;;光声成像技术在早期肝癌诊断和治疗中的应用[J];分子影像学杂志;2019年02期

6 张建英;谢文明;曾志平;李晖;;光声成像技术的最新进展[J];中国光学;2011年02期

7 ;新式光声成像技术可诊断宫颈癌[J];中国医学计算机成像杂志;2015年02期

8 谭波;胡建明;杨盼;丁帅军;朱仁江;;光声成像:一种新兴的检测方式[J];激光与光电子学进展;2013年04期

9 周红仙;周有平;王毅;;用阶跃法测量光声成像系统的点扩展函数[J];光学学报;2013年04期

10 苏翼雄;王瑞康;徐可欣;;高精度光声成像技术在脑成像中应用[J];现代仪器;2008年05期

相关博士学位论文 前10条

1 蔺祥伟;乳腺癌光声成像方法与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

2 陈亮;骨关节炎早期软骨退变靶向探针的构建及光声成像的研究[D];武汉大学;2018年

3 王岫鑫;基于微纳光纤法布里—珀罗干涉仪的生物医学光声成像技术[D];暨南大学;2014年

4 苏翼雄;二维光声成像技术在医学检测中的基础研究[D];天津大学;2006年

5 宋智源;光声成像技术的重建算法与实验研究[D];天津大学;2009年

6 谢文明;光声成像技术及其在前列腺癌检测中的初步应用[D];福建师范大学;2014年

7 刘学彦;有限视角光声断层成像的迭代重建算法研究[D];东北大学;2013年

8 陈炳章;光声成像技术在内窥镜及脑成像中的应用研究[D];电子科技大学;2015年

9 崔操;血栓靶向光声探针的构建及特异性增强早期静脉血栓显影的实验研究[D];武汉大学;2017年

10 肖嘉莹;定量光声成像技术及在骨关节炎诊断的研究[D];中南大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 庄汉琼;聚多巴胺纳米胶囊：一种用于光声成像及化疗与光热协同治疗的诊疗剂[D];厦门大学;2017年

2 刘潇潇;膝骨关节炎模型小鼠穴位敏化的光声成像研究[D];北京中医药大学;2019年

3 吕静;高分辨光声成像技术对啮齿类动物心肌梗死的无创性精准定位研究[D];厦门大学;2018年

4 管晶晶;基于字典学习的光声成像方法研究[D];曲阜师范大学;2018年

5 曹紫洋;第二红外窗口（NIR-Ⅱ）激活的载药纳米体系用于肿瘤的光热疗法及其光声成像[D];合肥工业大学;2018年

6 苏杨;多聚赖氨酸修饰的钯碲纳米线在肿瘤光声成像和光热治疗中的应用[D];合肥工业大学;2018年

7 喻滔;靶向乳腺癌的载酞菁锌多功能纳米探针介导体外光声成像及治疗研究[D];重庆医科大学;2018年

8 周瑛子;高速血管内光声成像系统研究[D];湖南大学;2018年

9 袁鹏程;高水溶性光热/光学成像诊疗剂的制备及其抗肿瘤应用[D];南京邮电大学;2018年

10 朱宇航;用于检测动脉粥样硬化的血管内光声成像及频谱研究[D];华中科技大学;2017年

本文编号：2850341