2016年9月13日
用于可视化维管再生的工具需要对比维管树的方法。该胶片展示了一种精细的注射技术,用于实现维管树的最佳对比,并说明了使用 μCT 和组织学连续切片对结果标本进行详细分析所带来的潜在好处。
正常小鼠 70% 部分肝切除术后血管和实质再生的可视化。传统上,肝脏再生是通过测量肝脏重量和体积的增加以及通过测定肝细胞增殖率来评估的。如今,我们对小鼠的血管肝再生感兴趣,并希望可视化和量化血管生长。
因此,我们建立了血管再生成像的工作流程。该工作流程包括四个步骤:血管树对比、获取 CT 扫描、3D 重建以及对结果图像进行定量和定性分析。工作流程从对比维管树开始。
首先,我们暴露肝脏,无论是正常的还是切除的肝脏,然后我们将聚合硅胶造影剂注射到门静脉或肝静脉中,具体取决于感兴趣的血管系统。接下来,在 MicroCT 中对移植的肝脏进行扫描。扫描后,我们使用 Imalytics 临床前软件进行 3D 血管重建。
如果所得图像的技术质量足够好,则可以使用 HepaVision 进行 3D 重建。该程序在诊所用于规划肝胆手术。除了血管树的 3D 可视化外,该程序还允许根据供流血管对肝脏体积、总肝脏和每个肺叶进行可视化和计算。
重建后,我们可以在计算技术的帮助下确定指示血管生长的其他参数,例如特定血管的长度和直径。这将允许对血管生长进行定量描述。另一方面,福尔马林固定的 Microfil 样品可以切割成连续切片。
可以使用整个玻片扫描仪对连续切片进行染色和数字化。在连续切片的刚性和弹性配准后,可以重建门静脉和肝静脉系统的 3D 血管树。在未来的步骤中,我们希望探索分子事件的空间分布。
肝再生中感兴趣的分子事件的一个例子是肝细胞核中增殖标志物 Ki-67 的出现及其在 3D 重建血管树中的空间分布。接下来,我们将详细介绍如何进行 Microfil 注射。准备试剂。
对于 Microfil 化合物混合物,我们需要 MV 稀释剂、MV 化合物(在我们的例子中是蓝色 MV-120)和固化剂。我们还需要移液管、试管和移液器。在一根 5 毫升的试管中制备 2 毫升 MV-120。
然后加入 3 ml MV 稀释剂稀释。轻轻摇晃混合。对于肝素盐水溶液,将 1 毫升肝素添加到 10 毫升盐水中。
准备手术台。首先,我们需要一台显微镜,其次,需要一套耗材。6-0 丝线和 6-0 聚丙烯缝合线、5 毫升和 1 毫升注射器、30 号和 21 号针头、用于连接注射器和导管的延长管、带针头插入的 26 号导管、棉签和纱布。
第三,需要手术器械。微型器械、夹具和电凝固器。第四,需要灌注泵。
准备动物。将小鼠置于麻醉诱导室中,用 2% 异氟醚和 0.3 毫升/分钟氧气麻醉小鼠。使用胶带将麻醉的小鼠固定在手术台上,连续吸入 2% 异氟醚和每分钟 0.3 毫升氧气。
Microfil 注射,门静脉系统。用剪刀在皮肤层做一个横向切口,用电凝固器在肌肉层做一个横向切口。用棉签将肠道向左移动,并用浸有盐水的纱布覆盖肠道。
在显微镜下解剖门静脉。将 6-0 丝缝线放在肝门静脉下方,距离其分叉处约 1 毫米。松散地系好以备后用。
通过静脉注射肝素盐水溶液进行全身肝素化 5 分钟。该动画将演示导管插入的过程。首先,将 6-0 丝缝线放在肝外门静脉下方,然后将 26 号导管插入门静脉并使用夹子固定。
结扎预先放置的缝合线,用于固定导管并阻止来自脾静脉和肠系膜静脉的血流。在这里,我们将演示外科手术。用针头插入 26 号导管。
进一步插入导管,同时缓慢地将针头移出。使用夹子固定导管。用肝素盐水溶液完全填充导管,以避免气泡。
将延长管连接到导管并紧紧固定。打开灌注泵。以 0.4 mL/min 的流速开始肝素盐水灌注。
观察到灌注后右叶立即变白。在整个灌注过程中,使用生理盐水冲洗肝脏以保持肝脏湿润。通过在麻醉下通过灌注放血对小鼠实施安乐死。
继续肝素灌注数分钟,直到整个肝脏变得苍白。在 Microfil 灌注之前,将 0.1 毫升固化剂添加到制备的 Microfil 化合物中以加速聚合过程。将 Microfil 化合物装入 5 毫升注射器和延长管中。
将肝素盐水溶液注入导管中,去除气泡,与以前相同。将管子与导管连接并紧紧固定。以每分钟 0.2 毫升的流速开始 Microfil 注射,持续约 1 至 2 分钟。
观察蓝色药剂慢慢蔓延到门静脉分支中。当蓝色血管结构出现在每个肝叶表面时,如红色圆圈所示,停止灌注。将肝脏放置至少 15 分钟以进行 Microfil 化合物聚合。
Microfil 注射液,肝静脉系统。该程序基本上遵循与注射到门静脉系统相同的步骤。将 6-0 丝缝线放在肝门静脉下方,距离其分叉处约 1 毫米。
然后将导管插入门静脉并通过夹子固定。将另一根导管插入下腔静脉并用夹子固定。结扎预先放置的缝合线,用于固定导管并阻止来自脾静脉和肠系膜静脉的血流。
在肝上下腔静脉上放置一个夹子以阻止肝脏流出。下腔静脉的连接分支,包括肾静脉和下腔静脉的远端。通过导管 1 使用肝素盐水冲洗肝脏。
通过导管 2 用 Microfil 化合物灌注肝静脉系统。结果,显微 CT 重建。我们在 Micro CT 扫描后使用 Imalytics 临床前软件获得了 3D 血管重建。
门静脉和肝静脉系统中的血管再生表现为主要血管结构的伸长和增宽以及较小血管的分支。术后第二天,残余叶的维管束树伸长。到术后第 7 天,来自同一主门静脉和肝静脉的额外小分支变得可见。
结果,肝血管树和相关肝脏区域的 3D 颜色编码重建。通过 HepaVision 进行颜色编码重建后,每个肝叶在所有三个维度上都很容易可视化。如图所示,测定正常肝脏肝静脉系统的肝脏总体积和每个肺叶,如图所示。
结果、连续切片和重建。另一方面,福尔马林固定的 Microfil 样品进行了连续切片。使用全玻片扫描仪对染色的连续切片进行数字化,并用于两个系统的维管树重建。
这些是刚性和弹性配准前后一堆小鼠肝脏连续切片的横截面。计算机配准后,门静脉和肝静脉系统可以在单个 3D 模型中重建。这个手动且计算耗时的步骤需要进一步优化。
下一步,即分子事件相对于维管树的空间分布的可视化目前正在开发中。此步骤可以设想为从对比血管树获得的 Micro CT 信息与组织学信息的融合,或者作为纯组织学信息的 3D 可视化。在这种情况下,Micro CT 信息将用作要求苛刻的、基于组织学的 3D 重建的质量控制。
一旦实现,我们就有了一个更好地研究肝脏再生的工具。特别是分子事件的空间分布和肝实质在血管再生方面的分布。
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本文介绍了一种在小鼠部分肝切除术后可视化血管再生的工作流程。文章强调了对比血管树的重要性,并概述了一种用于成像和分析血管生长的方法。
可视化血管再生对于评估肝脏切除术后的恢复至关重要,这是肝胆药物开发和外科辅助治疗研究中的关键考量因素。该工作流程可实现对血管再生的定量评估,有助于在肝脏损伤与再生的临床前模型中进行机制性风险排除。通过将对比增强微计算机断层扫描(micro-CT)与组织学重建相结合,该方法实现了血管结构与实质修复之间转化生物标志物的精准对应。
该方法适用于从发现到临床前研究的连续过程,尤其适用于需要在肝脏再生模型中进行血管表型表征的研究。