Investigação experimental do envelhecimento do rim de camundongos com tecnologia SR PCI

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P. Yifeng,a,1 et al

ABSTRATO:

Objetivo. Com base no caráter de coerência da radiação síncrotron (SR), o ratorimO estudo é realizado usando a tecnologia de imagem de contraste de fase (PCI) baseada em propagação, que é uma abordagem da imagem de contraste de fase (PCI). O objetivo deste trabalho foi visualizar o rim em diferentes idades e avaliar o valor latente do mecanismo de envelhecimento com tecnologia de imagem de contraste de fase SR.

Métodos.Os experimentos foram realizados na linha BL13W1 do SSRF (instalação de radiação síncrotron de Xangai), as amostras foram embebidas em solução de formalina a 10%, os rins de camundongos em diferentes idades foram fotografados na prateleira na configuração de imagem de contraste de fase baseada em propagação e capturado com CCD. As imagens capturadas foram analisadas e comparadas.

Resultados.Quando a distância é de 50 cm entre as amostras e a placa de imagem, obteve-se bom contraste e alta resolução na imagem de contraste de fase (PCI) baseada em propagação, pois tal cápsula renal revelou-se bem, e a resolução chega a 30 mícrons; há uma diferença significativa na forma e nas estruturas dos vasos entre o mouserinsem idade diferente.

Conclusão.O PCI é bom para a aplicação de imagens de organização de elementos de luz principais, a diferença de forma e estrutura de vasos entre o mouse jovem e velhorimpode ser indicado até certo ponto com a tecnologia de imagem de contraste de fase baseada em propagação.

PALAVRAS-CHAVE:Monocromadores de raios X; Instrumentação para aceleradores de radiação síncrotron;Métodos e algoritmos de reconstrução de imagens médicas assistidos por computador; Aplicativos do acelerador

Cistanche pode nutrirrins e melhorar a função renal

Recentemente, a pesquisa de imagem em raios-X duros SR foi rapidamente desenvolvida. Especialmente a imagem de contraste de fase X rígido (PCI), pelos méritos da alta resolução espacial (nível de grau µm) e melhor contraste [1], pode visualizar claramente a amostra de absorção fraca (como a biologia de tecidos moles, incluindo tumor em estágio inicial e vasos , e outros). O PCI pode abrir amplas perspectivas de aplicação na área biomédica. O SR é adaptado aorimimagem para o melhor caráter de fonte e mecanismo de imagem avançado: 1) Alto brilho: o comprimento de onda do raio-X rígido SR atinge o nível de grau de nm, enquanto a resolução da imagem para o nível de grau de µm que é suficiente para a imagem do glomérulo renal. 2) Coerência parcial com a qual a imagem de contraste de fase (PCI) pode ser realizada. A imagem de contraste de fase de raios-X duros, incluindo interferômetro de raios-X [2], imagem de aprimoramento de difração (DEI) [3] e imagem baseada em propagação [4].

orimé um órgão importante na produção e excreção de urina. Procedimentos atuais para o diagnóstico derimdoenças incluem principalmente tomografia computadorizada, ressonância magnética, imagem nuclear e ultra-som, no entanto, existem muitas limitações para a microestrutura de imagem. A biópsia é o padrão ouro para o diagnóstico renal, porém é inofensivo incluindo a ferida durante a realização, sangramento, infecção, etc. principalmente a dificuldade de acompanhamento e contra-indicações. Portanto, sua aplicação está dentro da limitação.

A imagem de contraste de fase (PCI) baseada em propagação é a maneira mais simples de visualizar o contraste de fase (também indicado como 'imagem de propagação de fase'), que é análoga à holografia em linha. O PCI é um tipo de técnica de imagem de raios X para detectar a mudança de fase dos raios X [5]. O feixe espalhado na direção direta (direção z) interfere no feixe não espalhado, alterando assim a amplitude do feixe de propagação. Quando há variações na densidade eletrônica projetada ρ(x,y) do objeto, variações de intensidade são observadas no plano da imagem.

Neste artigo, investigamos rins de camundongos pela abordagem PCI em informações de imagem obtidas e comparação de rins de camundongos em diferentes idades. O objetivo é avaliar imagens baseadas em propagação emrimimagem.

Materiais e métodos.

Os experimentos foram realizados na linha BL13W1 no ShanghaiRadiation Facility (SSRF), respectivamente. A configuração experimental está esboçada na figura 1. No SSRF, a fonte wiggler da linha de luz BL13Wl foi posicionada a 32 m do experimento. A energia do feixe de elétrons no anel de armazenamento foi de 3,5 GeV com uma corrente de 200 mA. No experimento de imagem baseado em propagação do SSRF, apenas um monocromador de cristal foi utilizado. EM. orimamostras do camundongo SD foram extraídas rapidamente e fixadas usando formalina a 10 por cento. O ratorimda idade certa (aproximadamente 12 meses de idade) foi fotografada em primeiro lugar, então a comparação de imagens entre os adolescentes (cerca de 10 meses), o auge da vida (cerca de 18 meses) e os idosos (cerca de 24 meses) foram realizados, e a reconstrução 3D da TC foi feita. O feixe de raios X no SSRF, após passar pela amostra, foi detectado por uma câmera CCD de raios X. As imagens podem ser gravadas usando CCD de raios X com tamanho de pixel de 9 µm (Photonic-Science VHR) no SSRF.

Resultados.

De acordo com nossas experiências pré-experimentais, o contraste de imagem do mouserimtecidos é o melhor na energia de 12 KeV e a distância Z de 50 cm na linha de luz BL13Wl no SSRF, portanto, em nossa investigação de imagem, os parâmetros foram obtidos.

Na imagem do mouserimda idade certa (cerca de 12 meses, rim normal), as microestruturas do córtex e medula renal em rim normal. O glomérulo renal, o espaço de Bowman, vários túbulos renais, vasos e substância intersticial estavam bem resolvidos (figura 2A), fornecendo basicamente as mesmas informações da histologia (figura 2B). O glomérulo renal é constituído pela cápsula renal e as alças capilares são a unidade estrutural e funcional do rim. Atualmente, a tecnologia de imagem avançada convencional da clínica, incluindo TC e RM, não pode tornar o glomérulo renal visível diretamente.

Em seguida, a imagem dos rins do rato em diferentes idades foi comparada e analisada. Com o envelhecimento e a idade, a morfologia e a estrutura dos vasos do camundongorimmudança. No ratorimaos 10 m de idade (figura 3 A, D, G), os vasos são lisos com rotina natural, enquanto a distribuição dos vasos e alças capilares é regular e homogênea, e o contorno dorimsão redondos. No entanto, aos 18 m de idade (figura 3 B, E, H), o rim do camundongo mostra-se com leve atrofia, o córtex renal é menos regular com os vasos levemente desordenados, enquanto o tamanho e a taxa de espessura da ramificação distal para o tronco proximal vasos é menos homogêneo, e as alças capilares são menos regulares e homogêneas, além disso, aos 24 m de idade (figura 3 C, F, I) o rim do camundongo se revela com atrofia e deformação evidentes, enquanto a borda é irregular, até nodular proeminente, e a configuração dos vasos norimestão completamente desordenados e pouco claros, mesmo acompanhados de interrupção, as alças capilares estão desordenadas e reduzidas, o córtex está afinando.

Discussão.

Na radiografia padrão, o contraste resulta de variações na absorção de raios X decorrentes de diferenças de densidade e de variações na espessura e composição da amostra. , para os quais as diferenças nos coeficientes de absorção são muito pequenas para raios X duros.

A imagem de contraste de fase baseada em propagação (PCI) é uma das abordagens de imagem de contraste de fase de raios-x para detectar a mudança de fase de raios-x [6]. Os raios X incidentes que passam pelo tecido biológico mole são modulados em fase, com pouca alteração no módulo do campo de onda. Após propagação em espaço livre entre a superfície de saída da amostra e a superfície do detector. Ou seja, à medida que a radiação se propaga a partir da amostra, partes da frente de onda, que sofreram diferentes deflexões, interferem dando origem a um padrão característico que é então registrado por um detector ajustado a uma distância conveniente (distância efetiva Z). Graças à difração de Fresnel, os deslocamentos de fase são, portanto, transformados em variações de intensidade detectáveis, essas modulações de fase invisíveis são convertidas em variações de intensidade visíveis na imagem medida [7, 8]. Tais imagens são ditas exibir contraste de fase baseado em propagação [9]. A ICP, ao contrário de outras duas abordagens de imagem de contraste de fase, como o interferômetro e a imagem de aprimoramento de difração, pode ser realizada com fontes microfocais de raios X e não requer ótica de raios X especializada ou uma instalação síncrotron [10, 11] que, como consequência, pode ser o mais adequado para uso no ambiente clínico [12]. Atualmente devido às pequenas fontes de luz e fraca energia, o valor é limitado, porém, com o desenvolvimento de fontes de luz avançadas e melhoria dos parâmetros da técnica, a aplicação da ICP em clínicas pode ser promissora.

Comparado com o convencionalrimmétodos de diagnóstico, a imagem de contraste de fase fornece maior resolução e mais micro minutos sem ferida [13]. A imagem de contraste de fase (PCI) explora mudanças sutis no índice de refração de raios-x entre meios adjacentes para tornar visíveis os limites entre eles. O realce de contraste depende da modalidade de contraste de fase específica. Para essas técnicas, o contraste final da imagem depende de vários fatores, incluindo a resolução espacial do detector de raios X, o mecanismo específico de formação da imagem, a energia dos raios X e a divergência do feixe [5].

Nestes anos, há muitos progressos promissores para o SRrimestudo de imagem incluindo a técnica de imagem e qualidade. Li Gang [14] usou os dois cristais mais simples para investigar a relação entre a espessura das fatias de rim e a qualidade da imagem. Wu T [15] obteve ratofatias de rimimagens com alta resolução de 0,01 mm com um interferômetro de raios-X. Yoon [16] fotografou o rim normal e tecido de carcinoma, ele descobriu que as imagens com realce de borda clara revelaram claramente microestrutura em tecido de rim espesso (mais de 700- vezes mais espesso do que imagens microscópicas). Jin Wu [17] investigou o hamster usando o Microtomografia de contraste de fase de raios X baseada em interferômetro de cristal de raios X com a qual a microestrutura do rim pode ser visível.

Rimo envelhecimento é um processo natural da natureza. Sabe-se que a degeneração começa aos 40 anos no ser humano, acompanhada por uma diminuição gradual do peso e encolhimento do volume. O camundongo é igual, para o rim do camundongo, a idade de 10 meses é semelhante à do adulto (28 anos) em seres humanos, a idade de 18 meses a 45 anos e a de 24 meses a 65 anos. O rim encolhido é relevante para o afinamento do córtex. Com o envelhecimento, o número de glomérulos renais íntegros e normais diminui progressivamente, enquanto o número de glomérulos de esclerose aumenta gradativamente, especialmente na zona do córtex, e o número e volume de túbulos renais diminui gradativamente, o interstício renal aumenta obviamente com fibrose intersticial em volume, acompanhando com degeneração hialina de pequenos vasos e arteriosclerose.

Na nossariminvestigação de envelhecimento natural, encontramos a tendência de vasos, córtex parcial e alteração do volume, diminuição do glomérulo, afinamento do córtex, alteração da distribuição e do número das alças capilares, o interstício renal aumenta obviamente com a fibrose intersticial.

Os trabalhos acima que fizemos estão relacionados ao mouserimdegeneração na condição fisiológica normal. E se a doença é regular em condições patológicas como infecção crônica ou trauma agudo? Se for igual ao do rim do envelhecimento acima, que tal regular o número e o volume do glomérulo renal e a posição do interstício e a distribuição e sequência que podem ser virtuais para o diagnóstico e tratamento no estágio inicial da doença. trabalho, faremos um modelo para explorar e reconhecerrimdoença regularmente com a técnica SR-PCI.

Agradecimentos

Este trabalho é apoiado pela Projection of Shanghai Science Foundation, RPC (GrantNo.11ZR1427800).

De: 'Investigação experimental do ratorimenvelhecimento com a tecnologia SR PCI' porP. Yifeng, a,1 et al

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

Referências
[1] Y. Hwu, WL Tsai, A. Groso, G. Margaritondo e JH Je, Coherence-enhanced Synchrotron Radiology: Teoria Simples e Aplicações Práticas, J. Phys. D 35 (2002) R105.
[2] T. Takeda et al., Carcinoma humano: experiência inicial com tomografia computadorizada de raios-X com contraste de fase com estudo comparativo de espécimes de radiação síncrotron com microscopia óptica, Radiology 214 (2000) 2982301.
[3] ED Pisano et al., Espécimes de câncer de mama humano: imagem aprimorada por difração com correlação histológica melhorou a conspicuidade dos detalhes da lesão em comparação com a radiografia digital, Radiology 214 (2000) 8952901.
[4] TE Gureyev et al., Quantitative methods in phase-contrast X-ray imaging, J. Digit. Imagem 13 (2000) 121.
[5] A. Bravin, P. Coan e P. Suortti, imagem de contraste de fase de raios-X: de aplicações pré-clínicas para clínicas, Phys. Med. Biol. 58 (2013) R1.
[6] P. Spanne, C. Raven, I. Snigireva e A. Snigirev, holografia em linha e microtomografia de contraste de fase com raios-x de alta energia, Phys. Med. Biol. 44 (1999) 741.
[7] SW Wilkins et al., Phase-contrast imaging using polychromatic hard X-rays, Nature 384 (1996) 335.
[8] A. Snigirev et al., Sobre as possibilidades de microimagem de contraste de fase de raios X por radiação síncrotron coerente de alta energia, Rev. Sci. Instrumento 66 (1995) 5486.
[9] D. Gao et al., Phase-contrast radiography, Imag. Ter. Tecnol. 18 (1998) 1257.
[10] W. Sun et al., imagem de contraste de fase com raio-X síncrotron para defeito da cartilagem da cabeça do fêmur de coelho, Chin. J. Med. Imagem Tecnol. 20 (2004) 3682370.
[11] A. Momose et al., tomografia computadorizada de raios-X com contraste de fase para observação de tecidos moles biológicos, Nat. Med. 2 (1996) 473.
[12] J. Xu et al., The role of radiographic phase-contrast imaging in the development of intracoclear eletrodo arrays, Otology & Neurotology 22 (2001) 862.
[13] S.-A. Zhou e A. Brahme, Desenvolvimento de técnicas de imagem de raios-X de contraste de fase e aplicações médicas potenciais, Phys. Med. 24 (2008) 129.
[14] L. Gang et al., Dependência da qualidade da imagem na espessura do rim de rato fatiado obtido por uma construção DEI mais simples, Nucl. Instrumento Metanfetamina 548 (2005) 200.
[15] J. Wu et al., Microphase-contrast x-ray tomografia computadorizada para estudo biomédico básico em SPring-8, Proc. SPIE 5535 (2004) 740.
[16] CY Yoon et al., Imaging of renal and prostático carcinoma with refractive index radiology, Int. J. Urol. 14 (2007) 96.
[17] J. Wu et al., Imaging renal structure by X-ray phase-contrast microtomography, Kidney Int. 75 (2009) 945.