弓形虫脑炎和局灶性脑缺血病情演化过程的磁共振成像及活体波谱研究
较传统的影像学方法，磁共振成像技术以其具有的高空间分辨率、高灵敏度和无损伤等特性而备受生物医学工作者的青睐，现今已成为临床诊断和基础研究中重要的工具之一。磁共振成像及活体磁共振波谱技术可用于动态、活体观测生理和病理条件下大脑在解剖结构和形态学、血液动力学以及代谢上的变化。本论文的研究工作主要是利用各种磁共振成像方法和活体磁共振波谱技术动态观测了弓形虫脑炎(第一部分)和暂时性局灶性脑缺血模型(第二部分)中损伤灶的动态演化过程。论文的第一部分首先简单综述了超顺磁纳米氧化铁颗粒(ultrasmallsuperparamagnetic iron oxide，USPIO)磁共振成像造影剂USPIO以及以USPIO为探针的磁共振细胞影像技术(第二章)；随后，我们研究了表面用羧基化聚乙二醇(MPEG-COOH)修饰的USPIO造影剂的弛豫性质及生物学特性(第二章)；在此基础之上，我们运用USPIO增强的T2*加权磁共振成像技术观察了弓形虫脑炎模型小鼠脑中损伤灶的动态演化过程，并且比较了USPIO与临床常规造影剂Gd-DTPA对弓形虫脑炎损伤灶的增强模式及检出率的差异(第三章)。结果发现，UPSIO增强的T2*加权成像技术能有效够提高弓形虫感染后脑实质中损伤灶的检出率，可能对病灶的早期发现有重要意义。与临床常规的Gd-DTPA增强的成像方法相比较，USPIO增强磁共振成像能够提供一些损伤病灶的附加信息。例如，注射USPIO后0小时和24小时损伤模式的不同可能分别反映了弓形虫脑损伤中存在的血脑屏障受损现象和炎症反应的病理变化，说明两种造影剂的联合使用能够更好地提高弓形虫脑炎的鉴别性诊断。
在本论文第二部分的工作中，我们研究了大鼠90分钟大脑中动脉阻塞(middlecerebral artery occlusion，MCAO)脑缺血再灌注模型中缺血损伤灶的微观病理改变以及其磁共振表现随再灌注时间的演化过程(第四、五、六章)。第四章中，我们运用T1加权和T2加权磁共振成像技术观测了90分钟MCAO缺血再灌注1至14天后损伤灶中水分子的T1与T2磁共振弛豫性质的变化。结果发现，90分钟MCAO可造成大鼠脑中两种损伤模式：皮质下缺血(CP损伤)和皮质.皮质下缺血(CP+损伤)，且这两种损伤灶的T2弛豫时间和T1加权信号强度随再灌注时间的动态演化过程不尽相同。
第五章中，我们运用组织化学染色方法及同步辐射X-荧光元素分析方法研究了90分钟MCAO缺血再灌注1至14天后损伤灶中弛豫性质改变的可能微观机制。结果表明，缺血损伤区内液化灶的成形、囊性病灶的产生、组织钙化的出现和顺磁性元素含量的改变可能是导致缺血灶中水分子弛豫性质发生改变的根本原因。
最后在第六章中，我们利用活体质子磁共振波谱技术研究了CP及CP+损伤区内神经元标志物N-乙酰基天门冬氨酸(NAA)和磁共振可见脂肪(MRVL)相对含量随再灌注时间的动态演化过程。结果表明，再灌注14天时，尽管各损伤区域中存在明显的神经元死亡，具有CP及CP+损伤大鼠的缺血侧纹状体中NAA的相对含量较缺血急性期显著的自发性的部分恢复，而CP+损伤大鼠缺血侧皮质中却不存在NAA自发恢复的现象。CP及CP+损伤大鼠各缺血损伤区内MRVL相对含量的横向比较结果显示，CP+损伤大鼠缺血侧皮质区中MRVL的相对含量最高，CP+损伤大鼠缺血侧纹状体区次之，而CP损伤大鼠缺血侧纹状体区最小。这可能与各损伤区中神经组织的损伤严重程度或坏死程度的不同有关。本实验结果可能为缺血性脑损伤疾病致病机理的研究、临床诊断及预后治疗提供信息。
- 作者：
- 魏黎
- 学位授予单位：
- 中国科学院武汉物理与数学研究所
- 专业名称：
- 无线电物理
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2007年
- 导师姓名：
- 雷皓
- 中图分类号：
- R445.2；R512.3
- 关键词：
- 磁共振成像；超顺磁纳米氧化铁；弓形虫脑炎；局灶性脑缺血；活体波谱；临床诊断
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