基于同步辐射硬X射线相位衬度成像技术的小鼠肝纤维化成像的实验研究

Liver fibrosis and its endstage cirrhosis are major health problems in our country.Early detection of onset and progression of liver fibrosis is an important prerequisite for successful treatment of choronic hepatitis in daily chlinical practice.However, noninvasive cross-sectional imaging modalities such as computed tomography, magnetic resonance imaging, and ultrasound are unable to determine any of the earliest stages of fibrosis. The use of synchrotron radiation based medical X-ray imaing technique has the potential to provide new solutions to these problems.Synchrotron radiation-based phase contrast imaging is approximately 1000 times more sensitive than conventional absorption contrast X-ray imaging, and thus provides a much crisper image.Therefore,our study aims to examine whether synchrorron-based phase-contrast X-ray imaging and tomography could be used to directly visualize the early liver fibrosis in mouse modles. The experimental outcomes can be used in animal liver fibrosis models for observing fibrosis formation and for evaluating the efficacy of anti-fibrotic drugs.

我国是肝病大国,肝纤维化病变及其终末结果对我国人民群众的生命财产造成了极大地危害。传统的影像学方法受到空间分辨率和衬度分辨率的限制，无法满意的显示早期肝纤维化病变,极大地束缚了我们对于肝纤维化病变的防治。基于同步辐射光源硬X射线的相位衬度成像技术是一种有望解决上述难题的新的影像学技术，与以往的吸收对比成像不同，相位衬度成像是利用不同组织之间折射系数的差异进行成像，对于由碳、氢、氧和氮等物质构成的软组织的分辨率要比传统的吸收成像高1000倍左右。因此我们拟采用同步辐射相位衬度成像技术及CT技术进行小鼠早期肝纤维化病变的成像及评价抗肝纤维化药物的作用，以证明高衬度分辨率和高空间分辨率的相位衬度成像技术可以解决早期肝纤维化的影像诊断难题,为肝纤维化发生发展的机制研究及抗肝纤维化药物疗效评价提供新的可行性方法。

我国是肝病大国,肝纤维化病变及其终末结果对我国人民群众的生命财产造成了极大地危害。传统的影像学方法受到空间分辨率和衬度分辨率的限制，无法满意的显示早期肝纤维化病变。X射线的相位衬度成像技术是一种有望解决上述难题的新的影像学技术，与以往的吸收对比成像不同，相位衬度成像是利用不同组织之间折射系数的差异进行成像，对于软组织的分辨率要比传统的吸收成像高1000倍左右。因此在过去几年中，我们利用离体的小鼠肝纤维化模型进行一系列的成像研究,实验中我们通过对设备参数的优化，大幅度减少了图像伪影，提高了CT图像质量。利用高分辨率的成像设备获得了分辨率为3.7μm的高分辨率CT图像，图像清晰的显示了小鼠早期肝纤维化时门脉周围形成的纤维条索影,得到了逼真清晰的肝脏整体的三维血管分布图像以及肝脏的三维表面重建图像，完整的显示了肝脏的各级血管分支，甚至外周数微米左右的微细血管。.通过l利用三维血管定量分析方法对获得的数据进行定量分析,我们获得了微血管密度、血管长度体积比和血管分叉点体积比等定量参数以及血管管径大小的峰值图，发现这些指标与纤维化程度的也存在着正比的关系。这些指标可以作为影像学评判肝纤维化的指标。通过和上海光源的合作，发展出了血管分析算法和骨架提取算法软件工具。通过对血管树形结构提取血管定量参数的三维图像分析方法提取血管分支、血管分叉点和血管长度等一系列定量参数，并且还得到了传统定量分析方法无法获得的血管关于树形结构的定量信息，同时也提出了新的定量分析指标，高层级血管率用于评价肝纤维化的程度，图像分析的结果与实际血管增生现象和肝脏纤维化程度基本符合。.总之，我们的研究证明相位衬度成像技术可以显示肝纤维化病变的早期改变，可以在全肝水平上对肝纤维化的程度进行分期而不需要使用造影剂，而随着成像技术的不断成熟，必然使这方面的研究得到广泛和深入的开展。