Оценка глобальной глазной структуры после космических полетов с использованием метода микро-компьютерной томографии (Micro-CT)

Здесь мы предлагаем метод оценки глобальной глазной структуры после космических полетов с использованием метода микро-компьютерной томографии. Космическая среда, которая включает в себя парагравитационность и радиационное облучение, вызывает уникальные изменения в физиологии человека, включая сдвиги жидкости. Эти сдвиги жидкости приводят к повышенному внутричерепного давления и были приписаны в качестве основной причины космических полетов связанных нервно-глазного синдрома.

Физиологическое воздействие SANS влияет на несколько компонентов глаза и включает в себя отек зрительного диска, выравнивание земного шара, хороидные и сетчатки складки, гипероптические и рефракционные изменения ошибок, и нервного волокна слоя инфрактов. Хотя физиологические характеристики SANS хорошо документированы, механизмы, которые управляют SANS, все еще плохо изучены. Для лучшего понимания SANS модели грызунов используются для неинвазивных методов визуализации.

Одним из таких методов является микро-КТ, который успешно используется для оценки анатомических структур и патологических процессов у животных, таких как мыши. Micro-CT может достичь микро-размера разрешения, и через сочетание с контрастным агентом, он может обеспечить хороший контраст для мягких тканей. Micro-CT обеспечивает явное преимущество по сравнению с традиционными методами, включая грубую анатомию, световую микроскопию и гистологическое исследование, чтобы не нанести ущерб геометрическому профилю образцов и пространственным отношениям между структурами.

В нашем текущем исследовании, мыши подверглись воздействию космической среды в течение 35 дней на борту Международной космической станции, чтобы определить, является ли космическая среда вызывает повреждения глаз, количественно микроструктуры сетчатки, RPE, и хороидных слоев с помощью Micro-CT. Здесь мы продемонстрировали, как мы подготовили образцы для анализа Micro-CT. Мыши были использованы и глаза в течение 38 плюс-минус четыре часа после всплеска вниз.

Глаза были enucleated, и левые глаза были зафиксированы в четырех процентах параформальдегида и фосфатных буферов солевой в течение 24 часов. После фиксации, глаза были обезвожены в этаноле. Для предотвращения дальнейшего и резкого сокращения фиксированной выборки использовалась градуированная серия этаночных растворов.

Сначала образцы были переведены на 50% этанола в течение одного часа, а затем увеличение концентрации в течение одного часа каждый, 70, 80, 90, 96, и 100% После этого, глаза были окрашены 10% веса на объем фосфолипидной кислоты в течение шести дней. Наконец, образцы были вымыты в абсолютном этаноле, а затем помещены в отдельные две мельницы пластиковых контейнеров заполнены абсолютным этанолом для сканирования. Для стабилизации образца во время сканирования была также добавлена ватная палочка.

Затем образец был помещен в настольный рентгеновский микро-КТ системы SkyScan 1272 сканер для оценки повреждения сетчатки. Для сканирования мы использовали программное обеспечение SkyScan 1272. Открыв программное обеспечение, мы сосредоточили наш образец в кадре.

В нашем протоколе мы не используем фильтр и устанавливаем матрицу, чтобы увеличить размер пикселя до четырех микрон. Микро-позиционирование используется для того, чтобы сохранить образец по центру кадра. Далее мы проверяем параметры, чтобы максимизировать контрастное вещество в нашем образце и откалибровать машину.

Для выполнения калибровки мы удаляем образец из сканера и устанавливаем параметры сканирования. Во время калибровки также проверяется плоская коррекция. Она должна быть больше, чем 80%После калибровки, образец вновь засвоен в сканирующей камере.

Перед сканированием названы образцы файлов. Параметры сканирования следующие, шаг вращения 0,4, кадры четыре, случайное движение 30, перепроверьте, что размер пикселя установлен на 4 микрона. Затем начато сканирование.

После сканирования NRecon используется для реконструкции образца. Во-первых, мы открываем файлы с сканирования и просматриваем необработанные сканирующие изображения. Мы настраиваем отскок гистограммы, чтобы вписаться в кривую.

Далее мы исправляем артефакт затвердевания луча. Затем мы настраиваем сглаживающий артефакт. Наконец, мы исправляем для уменьшения артефакта кольца.

После всех исправлений, мы подтвердили, что наши образцы вписываются в наш регион интереса. Тогда мы можем начать реконструкцию. Мы используем программное обеспечение DataViewer для визуализации реконструированных изображений во всех трех областях.

Для анализа используется программное обеспечение CTAn. Реконструированные изображения загружаются в программное обеспечение. Оптический нерв был использован для разграничения области, представляющие интерес для анализа.

По расчетам, мы использовали средний кусок области интереса для выполнения всех измерений для анализа. Для расчета линейного измерения площади было проведено три повторных измерения. Следующие измерения были проведены для глазных тканей, сетчатки, RPE, хороида и нашего микро-КТ анализ показал, что поперечные области сетчатки, RPE, и хороидный слой были значительно ниже в космических образцов полета по сравнению с наземным управлением.

Micro-CT обеспечивает эффективные и неразрушающие методы расчета размера изменений без каких-либо манипуляций. Используя контрастный агент, он повышает качество изображений Micro-CT, которые помогают нам получить успешное четкое графическое изображение реконструкции без меж структуры образца. Кроме того, он показывает, в исходных данных в цифровом виде, тем самым повышая доступность и воспроизводимость результатов.

Кроме того, основной целью является использование трехмерных измерений, однако сегментация валовой трехмерной структуры может быть полезной для обеспечения конкретного контура всего образца. Наши результаты показывают, что условия космических полетов, особенно гравитационные изменения, могут вызывать острую и краткосрочную реакцию в глазу. Кроме того, в будущей работе следует использовать объемные данные для проведения других анализов, которые используют возможности микро-КТ визуализации, поскольку она успешно используется для изучения многих нормальных и патологических тканей.