小鼠新生脑组织的显微CT成像与形态计量学分析

在实验神经科学中，特别是针对发育相关问题的研究，对胚胎期和围产期样本的大脑进行定量表征具有重要意义。结合常用对比剂的显微计算机断层扫描技术能够生成高分辨率图像，适用于进一步的形态测量分析。由于矿化组织对X射线的吸收特性，显微计算机断层扫描已应用于不成熟心脏组织的研究，类似于其在骨组织中的应用。

然而，在过去几十年中，卢戈氏液作为对比剂的应用提升了该新兴技术在软组织研究中的使用价值。本方案结合了该领域常用的操作步骤与工具，展示了显微计算机断层扫描在研究小型动物产前大脑方面的巨大潜力。本方案的优势在于精确呈现从样本制备到形态测量数据处理的完整流程。

由微型计算机断层扫描获得的图像能够保留特殊信息，而这些信息采用标准组织学技术难以获取。此外，与磁共振成像相比，使用对比剂的微型计算机断层扫描具有两项优势：扫描设备成本较低、操作简便，并且能够实现更高的空间分辨率。

本方案经过细微调整后，可适用于固定来自不同物种的多种器官样本，进而解决一系列科学问题。由于造影剂通过浸渍方式施加，主要限制因素应为样本尺寸，但其潜在应用前景极为广阔。

首先，用40毫升4%多聚甲醛填充50毫升锥形管，使用玻棒或勺子将刚断头的新生动物头部浸入其中。将锥形管置于负4摄氏度环境中固定48小时。随后将头部转移至含有0.1%叠氮化钠的40毫升磷酸盐缓冲液（PBS）中，并继续将样本置于冷藏条件下保存。

染色时，将每个样本头部浸入含有40毫升卢戈氏碘液的50毫升锥形管中，在恒定振荡条件下于摇床中孵育15至20小时。扫描前，将染色后的样本置于含有10毫升1%琼脂糖溶液的15毫升离心管中，静置30分钟。操作开始时，启动图像处理软件，选择“文件”，然后打开数据，并选取先前获得的以BMP格式保存的显微CT扫描图像。

当图像读取参数窗口打开时，确认参数，若正确则接受。在主面板中，单击项目视图以找到以BMP文件名创建的新对象。右键单击该对象，选择正交切片（ortho slice）选项。

然后点击“创建”。在属性中，选择方向平面和切片编号以进行查看。要在主面板中获得完整头部的3D体积图像，请进入项目视图，右键单击图像对象，选择“交互式阈值分割”选项，然后点击“创建”。

在属性中，调整最小阈值 RGB 和最大阈值 RGB 的数值，直到图像中对应动物头部的区域被选中为止。然后选择应用。在项目视图下创建的阈值对象上单击右键。

在属性中，选择等值面。选择一个阈值以可视化表面，然后点击应用。

要数字化标记点，请在项目视图中单击鼠标右键，选择创建对象，然后依次选择点和线，接着选择标记点。

然后单击“创建”。接着右键单击新对象的标记点，选择标记点视图并单击“创建”。在“大小”选项下，修改点的尺寸。

在编辑模式下，若要在属性中添加标记点，请选择“添加”。在曲线上均匀数字化五个点，直至中脑皮层交界处的下一个标记点。然后在皮层周围数字化八个半标记点。

要保存数字化的点，请右键单击对象上的解剖标志点并选择保存数据。要分割脑部结构，请在项目视图中右键单击，然后选择创建对象。选择图像和区域，随后标记该区域。

单击“创建”。选择标签字段对象，然后在属性中按下分割编辑器选项。在“材料”下，添加一种新材料并将其重命名为脑组织。

在“选择”中，选择当前切片以分割每幅切片中对应于脑组织的区域。在“工具”中，使用魔棒工具和画笔工具选择每幅切片中的脑组织。然后在“选择”中点击“添加”。

现在，返回项目视图，右键单击标签字段并选择生成表面。然后点击应用。获得表面后，应用提取表面功能以导出该表面。

通过微型CT扫描，尽管新生小鼠大脑体积较小，但仍可区分其解剖结构，如嗅球、大脑皮层、中脑、小脑和后脑。对全脑进行手动分割后，成功重建了新生小鼠大脑的三维模型。