这种方法使我们能够在3D中分析,可视化和量化肝脏血管和胆道系统结构。我们现在可以更好地了解肝病和再生的空间方面。该技术的主要优点是它不依赖于抗体或荧光成像的存在。
它还允许直接可视化哪些网络被正确流明化。该方法适用于肾小管系统的分析,因此血管,胆管和气道的研究是理想的领域。我们使用DUCT来了解与胆道再生相关的结构变化。
在将树脂注射到小鼠的胆道系统之前,开始将肠道和胰腺移动到小鼠的左侧,使用用PBS润湿的棉签暴露胆总管和门静脉。然后在下腔静脉中做一个小的横向切口。将肝脏的腹侧向心脏翻转,露出内脏表面和肺门区域,并定位从肺门区域穿过胰腺的胆总管,并在Oddi括约肌处进入肠道。
使用直镊子清除胆总管约五毫米的周围组织区域。然后,通过在胆总管下方放置一根丝线,在胆总管周围系一个松散的过手结。将弹簧剪刀平放在胆总管上,在胆总管进入胰腺和肠的地方,在Oddi括约肌旁边的胆总管上做一个斜切口。
接下来,将一毫升黄色树脂与50微升MV固化剂混合,并用树脂固化剂混合物填充一毫升鲁尔注射器。将填充的注射器与管组连接一个,然后按柱塞填充管子,直到树脂固化剂混合物从管子的尖端滴落。使用镊子拉直胆总管切口周围的区域。
在将管子插入胆总管的开口之前,斜角尖端的最长边缘向下朝向胆管的背侧。然后拧紧丝线结,将管子固定在胆总管内。将树脂注射到胆总管后,观察胆囊和单个肝叶。
用PBS润湿的棉签按摩肝脏,以帮助均匀地涂抹树脂。树脂填充的胆管末端分支在肝脏表面将隐约可见。当树脂点出现在肝脏表面或遇到阻力时,停止注射树脂。
然后通过拉出胆总管来取出管子,并使用镊子快速拧紧丝结,以防止树脂泄漏出来。切开丝线的松散末端,这样它们就不会干扰门静脉注射。在将树脂注射到门静脉之前,使用直镊子从其进入肝脏约两厘米处清除门静脉从其周围组织中清除。
然后将丝绸缝合线放在门静脉的清除区域下方,以打一个松散的手打结。在肝脏远端的门静脉中,在打结之前做一个纵向切口。接下来,在注射器中制备绿色树脂固化剂混合物,并如前所述用混合物填充管子。
使用镊子拉直门静脉,将周围组织向尾侧拉直,然后将斜尖最长边缘的管子插入血管的背侧。拧紧丝线,将管子固定在门静脉中。将树脂注射到门静脉后,观察充满树脂的血管,并用PBS润湿的棉签按摩肝脏以帮助传播树脂。
当所有血管都充满时,从门静脉中拉出管子,并使用镊子快速拧紧丝结,以防止树脂泄漏出来。对于从小鼠解剖的肝脏的微计算机断层扫描或MicroCT扫描,将右内侧肝叶置于15毫升锥形管中,并用1%琼脂糖凝胶填充管中,约占管总体积的三分之二,以尽量减少MicroCT测量期间不需要的样品运动。将15毫升锥形管与样品一起安装在CT设备的旋转台上。
让管子热适应测量室至少一个小时。当样品经过热适应时,将其置于视场或FOV的中心,然后优化源样品和样品检测器距离,或SSD和SDD以达到足够的体素分辨率。设置参数后,开始 CT 测量。
使用专用的断层扫描重建软件重建CT数据。要分析 CT 数据,请通过选择文件、导入和命令来加载文件。使用顶部面板上的表面测定功能,使用全局阈值对数据中的树脂进行分段。
在对话窗口中,通过设置红色等值线的位置以仅分割树脂填充的容器,通过直方图评估确定阈值。在左侧面板上,选择模块从体积或 CAD 或网格创建 ROI,以创建树脂填充容器的感兴趣区域或 ROI。在对话框窗口中,使用"从实事态创建投资回报率"选项来选择并确认已处理卷的名称。
消除此 ROI 背景区域中噪声簇的错误分段。通过右键单击并选择模块拆分 ROI,在右侧面板上标记 ROI。在对话窗口中,设置最小音量体素参数以排除所有噪声粒子。
参数值与实验和数据相关,并针对要分析的每个样品进行了优化。在左侧面板上,使用平滑模块创建平滑,连续和坚固的运河掩模,而不会产生伪影,例如树脂成本ROI中存在气泡或树脂泄漏。如前所述,为填充吸收性更强的树脂(如用于胆总管注射的黄色树脂)的系统创建单独的ROI,CT数据中的强度值更高。
标记和树脂遮罩新的 ROI,方法是在选择减去 ROI 之前单击鼠标右键,然后从树脂掩模 ROI 中减去新的 ROI,为剩余的管状系统创建新的 ROI。根据操作员参考,以各种格式导出两个管状系统的收益回报率,以便在不同的软件中进行后续处理。在体积图形软件中进一步处理生成的ROI,以图像或视频的形式导出最终可视化。
在这项研究中,通过填充良好的肝内胆管和门静脉脉管系统成功地实现了双树脂注射。代表性分析说明了P15小鼠和成年小鼠的肝脏的分段数据的结果,其中树脂在侧枝中可见。在不成功注射的典型例子中,手术过程中对肝脏的物理损伤导致树脂泄漏。
此外,注射前针头或管尖中的树脂过早硬化,以及心律灌注不足导致系统填充不足。在MicroCT数据分割期间,可以手动纠正轻微的树脂泄漏。高注射压力可能会使血管或管道破裂,并不可逆转地损坏容器或管道结构。
此外,气泡是另一种非常常见的注射伪影,导致管状网络的稀疏填充。当使用新打开的树脂时,观察到黄色树脂注入的胆管和绿色树脂注入的门静脉之间的对比度有明显差异。经过三个月的储存,造影剂足以将门静脉与胆管区分开来。
然而,沉淀影响了两种树脂的混合,这在填充的门静脉中可见为异质不均匀的不透明度。当树脂使用超过六个月时,对比度会退化到无法仅根据其对比来区分黄色注射的胆管和绿色注射的门静脉的程度。在胆总管中做一个斜切口至关重要。
否则,插入管道将非常困难。DUCT技术启发了临床相关模型中胆道再生的新结构机制,该模型在肺门和外周叶区域具有明显的特征。