SR PCI texnologiyasi bilan sichqonchaning buyrak qarishini eksperimental tekshirish

Aloqa: Audrey Xu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Email:audrey.hu@wecistanche.com

P. Yifeng, a, 1 va boshqalar

Xulosa:

Maqsad. Sinxrotron nurlanishining (SR) kogerentlik xususiyatiga asoslanib, sichqonchabuyrako'rganish fazali kontrastli ko'rishning (PCI) yondashuvlaridan biri bo'lgan tarqalishga asoslangan fazali kontrastli ko'rish (PCI) texnologiyasi yordamida amalga oshiriladi. Ushbu maqolaning maqsadi buyrakni turli yoshdagi vizualizatsiya qilish va SRphase-kontrastli tasvirlash texnologiyasi yordamida qarish mexanizmining yashirin qiymatini baholash edi.

Usullari.Tajribalar SSRF ning BL13W1 liniyasida (Shanxay sinxrotron nurlanish moslamasi) o'tkazildi, namunalar 10 foizli formalin eritmasiga namlangan, turli yoshdagi sichqonchaning buyraklari ko'paytirishga asoslangan fazali kontrastli tasvirni o'rnatishda javonda tasvirlangan va CCD bilan olingan. Olingan tasvirlar tahlil qilindi va taqqoslandi.

Natijalar.Namunalar va tasvirlash plitasi o'rtasidagi masofa 50 sm bo'lganda, tarqalishga asoslangan fazali kontrastli ko'rishda (PCI) yaxshi kontrast va yuqori aniqlik olindi, chunki bunday buyrak kapsulasi yaxshi aniqlanadi va ruxsat 30 mikronga etadi; sichqonchaning shakli va tomirlar tuzilmalarida sezilarli farq borbuyraklarturli yoshda.

Xulosa.PCI asosiy yorug'lik elementlarini tashkil qilish tasvirini, yosh va keksa sichqoncha o'rtasidagi farq shakli va tomirlar tuzilishini qo'llash uchun yaxshi.buyraktarqalishga asoslangan fazali kontrastli tasvirlash texnologiyasi bilan ma'lum darajada ko'rsatilishi mumkin.

Kalit so‘zlar:rentgen monoxromatorlari; Sinxrotron nurlanish tezlatgichlari uchun asboblar; Tibbiy tasvirni qayta tiklash usullari va algoritmlari, kompyuter yordamida; Tezlashtiruvchi ilovalar

Cistanche oziqlantirishi mumkinbuyraklar va buyraklar faoliyatini yaxshilaydi

Yaqinda SR qattiq rentgen nurlari bo'yicha tasviriy tadqiqotlar tezda rivojlandi. Ayniqsa, qattiq X fazali kontrastli tasvirlash (PCI), yuqori fazoviy ruxsat (mkm darajasi) va yaxshiroq kontrast [1] afzalliklari uchun zaif so'rilish namunasini (masalan, biologik yumshoq to'qimalarni, shu jumladan erta bosqichdagi o'smani va tomirlarni) aniq tasvirlashi mumkin. , va boshqalar). PCI biotibbiyot sohasida keng qo'llash istiqbollarini keltirib chiqarishi mumkin. SR moslashtirilganbuyrakyaxshiroq manba xarakteri va ilg'or tasvirlash mexanizmi uchun tasvirlash: 1) Yuqori yorqinlik: SR qattiq rentgenogrammaning to'lqin uzunligi nm daraja darajasiga etadi, tasvirning aniqligi esa buyrak glomerulusini tasvirlash uchun etarli bo'lgan mikron daraja darajasiga etadi. 2) Fazali kontrastli tasvirni (PCI) amalga oshirish mumkin bo'lgan qisman muvofiqlik. Qattiq rentgen fazali kontrastli tasvirlash, shu jumladan rentgen interferometri [2], diffraktsiyani kuchaytiruvchi ko'rish (DEI) [3] va tarqalishga asoslangan tasvirlash [4].

Thebuyraksiydik ishlab chiqarish va chiqarishni amalga oshiradigan muhim organdir. Hozirgi diagnostika usullaribuyrakkasallik, asosan, KT, MR, yadroviy tasvir va ultratovushni o'z ichiga oladi, ammo tasvirlash mikroyapısı uchun juda ko'p cheklovlar mavjud. Biopsiya buyraklar uchun oltin standart diagnostika hisoblanadi, ammo u zararsizdir, shu bilan birga operatsiya paytida yara, qon ketish, infektsiya va hokazolarni kuzatishda qiyinchiliklar va kontrendikatsiyalar mavjud. Shunday qilib, uning qo'llanilishi cheklov doirasida.

Tarqatishga asoslangan faza-kontrastli tasvirlash (PCI) faza-kontrastni (shuningdek, "fazali tarqalish tasviri" deb ham ko'rsatilgan) vizualizatsiya qilishning eng oddiy usuli bo'lib, u chiziqli golografiyaga o'xshaydi. PCI rentgen fazalarining siljishini aniqlash uchun rentgen tasvirining bir turidir [5]. Oldinga yo'nalishdagi (z-yo'nalishi) tarqalgan nur sochilmagan nurga to'sqinlik qiladi va shu bilan tarqaladigan nurning amplitudasini o'zgartiradi. Ob'ektning proyeksiyalangan elektron zichligi r(x,y)da o'zgarishlar mavjud bo'lganda, tasvir tekisligida intensivlikning o'zgarishlari kuzatiladi.

Ushbu maqolada biz turli yoshdagi sichqoncha buyraklarini olingan tasvir ma'lumotlari va taqqoslash bo'yicha PCI yondashuvi bilan tekshirdik. Maqsad - tarqalishga asoslangan tasvirni baholashbuyraktasvirlash.

Materiallar va uslublar.

Tajribalar mos ravishda ShanghaiRadiation Facility (SSRF)dagi BL13W1 liniyasida amalga oshirildi. Eksperimental qurilma 1-rasmda ko'rsatilgan. SSRFda BL13Wl nur chizig'ining tebranish manbai eksperimental qurilmadan 32 m uzoqlikda joylashgan. Saqlash halqasidagi elektron nurlarining energiyasi 200 mA oqim bilan 3,5 GeV edi. SSRF ning tarqalishga asoslangan tasvirlash tajribasida faqat bitta kristall monoxromator ishlatilgan. Namuna bosqichi va detektor (CCD) o'rtasidagi samarali masofa Z sozlanishi mumkin edi va ushbu tadqiqotda 50 sm tanlangan, har bir tasvir uchun ta'sir qilish vaqti 10 edi. Xonim. ThebuyrakSD sichqonchasidan namunalar tezda olindi va 10 foizli formalin yordamida mahkamlandi. SichqonchabuyrakAvval to'g'ri yosh (taxminan 12 oylik) tasvirlangan, so'ngra o'smirlar (taxminan 10 oy), hayotning eng yaxshi davri (taxminan 18 oy) va keksa (taxminan 24 oy) o'rtasida tasviriy taqqoslash amalga oshirildi va CT 3D rekonstruksiya qilindi. SSRFdagi rentgen nurlari, namunani o'tkazgandan so'ng, rentgen CCD kamerasi tomonidan aniqlandi. Tasvirlarni SSRFda piksel o'lchami 9 mikron (Fotonik-ilm VHR) bo'lgan rentgen nurlari CCD yordamida yozib olish mumkin.

Natijalar.

Tajribadan oldingi tajribamizga ko'ra, sichqonchani tasvirlash kontrastibuyrakto'qimalar SSRFda 12 KeV energiya va BL13Wl chiziq chizig'ida Z 50 sm masofada eng yaxshisidir, shuning uchun bizning tasviriy tekshiruvimizda parametrlar olindi.

Sichqoncha tasviridabuyrakto'g'ri yoshdagi (taxminan 12 oylik yoshda, normal buyrak), normal buyrakda buyrak po'stlog'i va medullaning mikro tuzilmalari. Buyrak glomerulusi, Bowman bo'shlig'i, turli xil buyrak kanalchalari, tomirlar va interstitsial moddalar yaxshi echilgan (2A-rasm), asosan gistologiya bilan bir xil ma'lumot beradi (2B-rasm). Buyrak glomerulusi buyrak kapsulasidan iborat va kapillyar halqalar buyrakning strukturaviy va funktsional birligidir. Hozirgi vaqtda klinik an'anaviy ilg'or tasvirlash texnologiyasi, shu jumladan KT va MR renalglomerulusni to'g'ridan-to'g'ri ko'rinadigan qila olmaydi.

Keyin turli yoshdagi sichqonchaning buyraklarini ko'rish taqqoslandi va tahlil qilindi. Qarish va qarilik bilan sichqonchaning morfologiyasi va tomirlar tuzilishibuyrako'zgartirish. Sichqonchadabuyrak10 m yoshda (3-rasm A, D, G) tomirlar tabiiy tartib bilan silliq, tomirlar va kapillyar qovuzloqlarning taqsimlanishi muntazam va bir hil bo'lib, qon tomirlarining konturi.buyrakdumaloq. Ammo 18 m yoshda (3-rasm, B, E, H) sichqonchaning buyragi engil atrofiya bilan namoyon bo'ladi, buyrak po'stlog'i kamroq muntazam ravishda ishlaydi, tomirlar biroz buziladi, proksimal magistralga distal shoxchalar hajmi va qalinligi tezligi. tomirlar kamroq bir jinsli, kapillyar qovuzloqlar esa unchalik muntazam va bir xil emas, bundan tashqari, 24 m yoshda (3-rasm C, F, I) sichqonchaning buyragi aniq atrofiya va deformatsiya bilan aniqlanadi, chegara esa notekis, bir tekis tugun shaklida bo'ladi. ko'zga ko'ringan va tomirlar konfiguratsiyasibuyrakbutunlay tartibsiz va aniq bo'lmagan, hatto uzilish bilan hamroh bo'ladi, kapillyar qovuzloqlar tartibsiz va qisqaradi, korteks ingichka bo'ladi.

Munozara.

Standart rentgenografiyada kontrast zichlikdagi farqlardan va namunaning qalinligi va tarkibidagi o'zgarishlardan kelib chiqadigan rentgen nurlarining yutilishidagi o'zgarishlardan kelib chiqadi. Namuna buyrak kabi past Z elementlaridan iborat bo'lsa, texnikaning sezgirligi keskin kamayadi. , ular uchun yutilish koeffitsientlaridagi farqlar qattiq rentgen nurlari uchun juda kichikdir.

Tarqatishga asoslangan fazali kontrastli ko'rish (PCI) rentgen fazalarining o'zgarishini aniqlash uchun rentgen fazali kontrastli ko'rish usullaridan biridir [6]. Yumshoq biologik to'qimalardan o'tadigan hodisa rentgen nurlari fazada modulyatsiya qilinadi, to'lqin maydoni modulida ozgina o'zgarishlar mavjud. Namunaning chiqish yuzasi va detektor yuzasi o'rtasida bo'sh joy tarqalishida. Ya'ni, nurlanish namunadan tarqalayotganda, turli xil burilishlarni boshdan kechirgan to'lqin jabhasining qismlari aralashib, xarakterli naqshni keltirib chiqaradi, bu keyinchalik detektor tomonidan qulay masofaga (samarali masofa Z) o'rnatiladi. Fresnel diffraktsiyasi tufayli fazalar siljishi aniqlanadigan intensivlik o'zgarishlariga aylanadi, shuning uchun bu ko'rinmas faza modulyatsiyalari o'lchangan tasvirda ko'rinadigan intensivlik o'zgarishlariga aylanadi [7, 8] Bunday tasvirlar tarqalishga asoslangan faza-kontrastni ko'rsatadi [9]. PCI, interferometr va diffraktsiyani kuchaytirish kabi boshqa ikki fazali kontrastli tasvirlash usullaridan farqli o'laroq, mikrofokal rentgen nurlari manbalari bilan amalga oshirilishi mumkin va maxsus rentgen optikasi yoki sinxrotron uskunasini talab qilmaydi [10, 11], buning natijasida klinik sharoitda foydalanish uchun eng mos [12]. Hozirgi vaqtda kichik yorug'lik manbalari va zaif energiya tufayli qiymat cheklangan, ammo ilg'or yorug'lik manbalarining rivojlanishi va texnik parametrlarning yaxshilanishi bilan PCI-ni klinikalarda qo'llash istiqbolli bo'lishi mumkin.

An'anaviy bilan solishtirgandabuyrakdiagnostika usullari, faza-kontrastli tasvirlar yuqori aniqlik va jarohatlarsiz ko'proq mikro daqiqalarni ta'minlaydi [13]. Fazali kontrastli tasvirlash (PCI) ular orasidagi chegaralarni ko'rinadigan qilish uchun qo'shni muhitlar orasidagi rentgen nurlarining sinishi indeksidagi nozik o'zgarishlardan foydalanadi. Kontrastni kuchaytirish muayyan faza kontrasti usuliga bog'liq. Ushbu usullarning har birida tasvirning yakuniy kontrasti rentgen detektorining fazoviy rezolyutsiyasi, tasvirni shakllantirishning o'ziga xos mexanizmi, rentgen energiyasi va nurlarning divergensiyasi kabi bir qancha omillarga bog'liq [5].

Bu yillarda SR uchun juda ko'p istiqbolli yutuqlar mavjudbuyraktasvirlash texnikasi va sifatini o'z ichiga olgan tasvirni o'rganish. Li Gang [14] buyrak bo'laklarining qalinligi va tasvir sifati o'rtasidagi bog'liqlikni tekshirish uchun eng yaxshi oddiy ikkita kristalldan foydalangan. Wu T [15] kalamushni oldibuyrak bo'laklarirentgen interferometri yordamida 0,01 mm yuqori aniqlikda tasvirlash. Yun [16] normal buyrak va karsinoma toʻqimasini suratga oldi, u aniq qirralari yaxshilangan tasvirlarda buyrak toʻqimalarida aniq mikro tuzilma borligini aniqladi (mikroskopik tasvirlardan 700- barobar qalinroq). X-nurli kristalli interferometrga asoslangan rentgen-fazali kontrastli mikrotomografiya, uning yordamida buyrak mikro tuzilishi ko'rinadi.

Buyrakqarish tabiatdagi tabiiy jarayondir. Ma'lumki, degeneratsiya odamlarda 40 yoshdan boshlab, vaznning asta-sekin kamayishi va hajmining qisqarishi bilan birga keladi. Sichqoncha ham xuddi shunday, sichqonning buyragi uchun 10 oylik yosh odamda katta yoshli odamga (28 yosh), 18 oylikdan 45 yoshgacha va 24 oylikdan 65 yoshgacha bo'lgan yoshga o'xshaydi. Buyrakning qisqarishi korteksning yupqalashishi bilan bog'liq. Qarish bilan buyrak glomerulusining yaxlitligi va normal soni asta-sekin kamayadi, skleroz glomerulus soni, ayniqsa korteks zonasida asta-sekin o'sib boradi va buyrak kanalchalarining soni va hajmi asta-sekin kamayadi, buyrak interstitiumi interstitsial fibroz bilan aniq ko'tariladi, hajmda. kichik tomirlar gialin degeneratsiyasi va arterioskleroz bilan.

Bizningbuyraktabiiy qarish tadqiqoti, biz tomirlar, qisman korteks va buyraklar tendentsiyasini topdik hajmining o'zgarishi va glomerulusning kamayishi, korteksning ingichkalashi, kapillyar qovuzloqlarning tarqalishi va sonining o'zgarishi, buyrak interstitiumi interstitsial fibroz bilan aniq ortadi.

Biz qilgan yuqoridagi ishlar sichqoncha bilan bog'liqbuyraknormal fiziologik holatda degeneratsiya. Kasallik surunkali infektsiya yoki o'tkir travma kabi patologik sharoitlarda muntazam bo'lsa-chi? Agar bu yuqoridagi qarigan buyrak bilan bir xil bo'lsa, buyrak glomerulusining soni va hajmi va interstitsial joylashuvi, kasallikning dastlabki bosqichida tashxis qo'yish va davolash uchun virtual bo'lishi mumkin bo'lgan tarqalish va ketma-ketligi qanday? ishlasak, biz kashf qilish va tanib olish uchun model yaratamizbuyrakSR-PCI texnikasi bilan muntazam ravishda kasallik.

Minnatdorchilik

Bu ish Shanxay Fan Jamg'armasining proyeksiyasi, XXR (GrantNo.11ZR1427800) tomonidan qo'llab-quvvatlanadi.

Kimdan: "Sichqonchani eksperimental tekshirishbuyrakSR PCI texnologiyasi bilan qarish' tomonidanP. Yifeng, a,1 va boshqalar

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

Ma'lumotnomalar
[1] Y. Hwu, WL Tsai, A. Groso, G. Margaritondo va JH Je, Coherence-enhanced Synchrotron Radiology: Simple Theory and Practical Applications, J. Phys. D 35 (2002) R105.
[2] T. Takeda va boshq., Inson karsinomasi: optik mikroskop bilan sinxrotron nurlanish qiyosiy namunasini o'rganish bilan faza-kontrastli rentgen KT bilan dastlabki tajriba, Radiologiya 214 (2000) 2982301.
[3] ED Pisano va boshq., Inson ko'krak bezi saratoni namunalari: gistologik korrelyatsiya bilan diffraktsiyani kuchaytirgan tasvirlash raqamli rentgenografiya bilan solishtirganda lezyon tafsilotlarining aniqligini yaxshiladi, Radiology 214 (2000) 8952901.
[4] TE Gureyev va boshqalar, Fazali kontrastli rentgen tasvirida miqdoriy usullar, J. Digit. Tasvir. 13 (2000) 121.
[5] A. Bravin, P. Coan va P. Suortti, rentgen fazali kontrastli ko'rish: klinikadan oldingi ilovalardan klinikalar tomon, fizika. Med. Biol. 58 (2013) R1.
[6] P. Spanne, C. Raven, I. Snigireva va A. Snigirev, In-line holografiya va yuqori energiyali rentgen nurlari bilan faza-kontrastli mikrotomografiya, Phys. Med. Biol. 44 (1999) 741.
[7] SW Wilkins va boshq., Polixromatik qattiq rentgen nurlari yordamida faza-kontrastli tasvirlash, Nature 384 (1996) 335.
[8] A. Snigirev va boshq., Kogerent yuqori energiyali sinxrotron nurlanishi orqali rentgen faza-kontrastli mikrotasvirlash imkoniyatlari haqida, Rev. Sci. Instrum. 66 (1995) 5486.
[9] D. Gao va boshqalar, Faza-kontrastli rentgenografiya, Tasvir. U erda. Technol. 18 (1998) 1257 yil.
[10] W. Sun va boshqalar, quyonning femur boshi xaftaga nuqsoni uchun sinkrotron rentgenogrammasi bilan faza-kontrastli ko'rish, Chin. J. Med. Tasvir. Technol. 20 (2004) 3682370.
[11] A. Momose va boshqalar, biologik yumshoq to'qimalarni kuzatish uchun faza-kontrastli rentgen kompyuter tomografiyasi, Nat. Med. 2 (1996) 473.
[12] J. Xu va boshqalar, intrakoklear elektrod massivlarini ishlab chiqishda radiografik faza-kontrastli ko'rishning roli, Otologiya va Nevrotologiya 22 (2001) 862.
[13] S.-A. Zhou va A. Brahme, Faza-kontrastli rentgen tasvirlash usullarini ishlab chiqish va potentsial tibbiy qo'llanmalar, Fizik. Med. 24 (2008) 129.
[14] L. Gang va boshqalar, eng oddiy DEI konstruktsiyasi Nucl tomonidan olingan kesilgan kalamush buyragining qalinligiga tasvir sifati bog'liqligi. Instrum. Met. 548 (2005) 200.
[15] J. Vu va boshqalar, SPring-8 da asosiy biotibbiyot tadqiqotlari uchun mikrofazali kontrastli rentgen kompyuter tomografiyasi, Proc. SPIE 5535 (2004) 740.
[16] CY Yoon va boshq., Renal va prostata karsinomasini sinishi indeksi radiologiyasi bilan tasvirlash, Int. J. O‘rol. 14 (2007) 96.
[17] J. Vu va boshq., X-ray fazali kontrastli mikrotomografiya orqali buyrak tuzilmalarini ko'rish, Buyrak Int. 75 (2009) 945.