錳離子增強(qiáng)磁共振成像(MEMRI)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、Ca2+是重要的神經(jīng)傳導(dǎo)介質(zhì)，在神經(jīng)細(xì)胞的功能活動(dòng)中起重要的作用。Mn2是是Ca2+的類(lèi)似物，可通過(guò)電壓門(mén)控Ca2+通道進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞，并通過(guò)微管系統(tǒng)在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)傳輸。同時(shí)，Mn2+具有順磁性，可用作MR造影劑。近年來(lái)，MEMRI已被廣泛用來(lái)研究大腦功能活動(dòng)，追蹤神經(jīng)傳導(dǎo)路徑和顯示腦組織精細(xì)結(jié)構(gòu)等方面。本實(shí)驗(yàn)采用7.0Tmicro-MR成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)MEMRI在大鼠神經(jīng)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)應(yīng)用，并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法、MR成像序列進(jìn)行優(yōu)化，為后續(xù)的

2、MEMRI實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。
　　 第一部分大鼠腦皮層結(jié)構(gòu)的高分辨MEMRI研究
　　 目的研究尾靜脈給藥后錳離子增強(qiáng)磁共振顯示大鼠腦皮層結(jié)構(gòu)的作用，并比較有無(wú)血腦屏障開(kāi)放對(duì)皮層結(jié)構(gòu)顯示的影響。方法15只SD大鼠，采用隨機(jī)排列表方法隨機(jī)分為3組，每組5只。A組，右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈注入30％甘露醇開(kāi)放血腦屏障后尾靜脈注100mmol/L MnCl2生理鹽水溶液，12h后MRI成像；B組，右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈注入生理鹽水后尾靜脈注100 mm

3、ol/L，MnCl2溶液，12 h后MRI成像；C組作為正常對(duì)照。成像采用7.0 Tmicro-MR掃描儀。采用Paravision4.0軟件測(cè)量各組感興趣區(qū)信噪比，各組間信噪比比較采用單因素方差分析，兩側(cè)大腦半球間信噪比比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。結(jié)果錳離子增強(qiáng)磁共振能清楚顯示鼠腦的灰白質(zhì)結(jié)構(gòu)及皮層的條帶狀結(jié)構(gòu)，能顯示感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)的解剖邊界；室周結(jié)構(gòu)如海馬、齒狀回、韁聯(lián)合、嗅球等結(jié)構(gòu)能清楚顯示。A組兩側(cè)皮層出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)強(qiáng)化，開(kāi)放血腦屏障側(cè)大腦皮層

4、強(qiáng)化更明顯，條帶狀結(jié)構(gòu)顯示較模糊。B組兩側(cè)皮層強(qiáng)化比較一致。A、B組兩側(cè)大腦皮層、小腦皮層、嗅球、海馬信噪比差別均沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（A組t值分別為2.77、0.95、-0.40、1.26，p值分別為0.05、0.39、0.71、0.28；B組t值分別為-0.229、-1.761、0.932、-1.07，p值分別為0.78、0.153、0.404、0.345）。Mn2+增強(qiáng)后鼠腦右側(cè)大腦皮層、兩側(cè)小腑皮層、海馬和垂體信噪比升高，差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)

5、意義（F值分別為4.36、6.66、5.84、11.38、9.93，22.80，p值分別為0.038、0.011、0.017、0.002、0.003、<0.001）。結(jié)論尾靜脈給藥后錳離子增強(qiáng)磁共振能特異性顯示大鼠腦皮質(zhì)分層結(jié)構(gòu)及體感運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)的解剖邊界。高濃度甘露醇能有效開(kāi)放血腦屏障，并對(duì)腦皮層結(jié)構(gòu)顯示產(chǎn)生影響。開(kāi)放與不開(kāi)放血腦屏障錳離子增強(qiáng)磁共振圖像各具特征，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
　　 第二部分皮層給藥追蹤大鼠皮質(zhì)脊髓

6、束的MEMRI研究
　　 目的探討7.0 T Mn2+增強(qiáng)MRI（MEMRI）追蹤活體大鼠神經(jīng)傳導(dǎo)束的作用。方法SD大鼠9只，立體定位下向右側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層內(nèi)注射1 mol/L MnCl2溶液014μl，分別于注藥前、注藥后24 h、48 h、72 h、7 d行7.0T micro-MR掃描，觀(guān)察皮質(zhì)脊髓束及相關(guān)神經(jīng)傳導(dǎo)束的走行。結(jié)果MnCl2皮質(zhì)內(nèi)注射后分時(shí)間段進(jìn)行MR掃描可以完整地顯示活體大鼠皮質(zhì)脊髓束從運(yùn)動(dòng)皮層、丘腦、大腦腳、腦

7、橋的走行區(qū)結(jié)構(gòu)，24～48 h顯示最佳，部分Mn2+通過(guò)胼胝體到達(dá)對(duì)側(cè)運(yùn)動(dòng)皮層功能區(qū)。結(jié)論7.0TMn2+增強(qiáng)MR能夠清晰、動(dòng)態(tài)地顯示大鼠皮層內(nèi)神經(jīng)傳導(dǎo)通路，Mn2+增強(qiáng)后的皮質(zhì)脊髓束的解剖定位與Paxinos等大鼠解剖圖譜定位一致；MEMRI能夠顯示兩側(cè)大腦半球間的聯(lián)系，對(duì)活體研究大腦功能及損傷后腦的神經(jīng)可塑性有重要的作用。
　　 第三部分活動(dòng)誘導(dǎo)MEMRI（AIM-MRI）觀(guān)察大鼠皮層功能區(qū)的活動(dòng)
　　 目的探討活動(dòng)

8、誘導(dǎo)錳離子增強(qiáng)磁共振（AIM-MRI）檢測(cè)大鼠左側(cè)前爪皮層功能區(qū)的可行性及各種影響因素對(duì)于A(yíng)IM-MRI的影響。方法25只SD大鼠按隨機(jī)數(shù)法隨機(jī)分為5組。A組，大鼠麻醉狀態(tài)下尾靜脈緩慢泵入100 mmol/L MnCl2生理鹽水溶液，30％甘露醇開(kāi)放右側(cè)血腦屏障（BBB）后電流刺激左側(cè)前爪，然后行7.0T micro-MRI成像。B組實(shí)驗(yàn)前腹腔給予鈣離子通道阻滯劑維拉帕米，C組左前爪不行電流刺激，D組不開(kāi)放右側(cè)BBB，其余實(shí)驗(yàn)方法與A組

9、一致。E組作為正常對(duì)照，直接MRI。另取6只SD大鼠，隨即分為輕度麻醉和重度麻醉組，每組3只。實(shí)驗(yàn)方法與A組一致。結(jié)果磁共振圖像上A組右側(cè)皮層顯示左側(cè)前爪功能區(qū)強(qiáng)化，T1值減少。B-D組沒(méi)有顯示左前爪功能區(qū)的強(qiáng)化。輕度麻醉組大鼠右側(cè)皮層出現(xiàn)異常強(qiáng)化。結(jié)論麻醉狀態(tài)下開(kāi)放BBB后電流刺激對(duì)側(cè)前爪，AIM-MRI可以清楚顯示大鼠前爪功能區(qū)。適當(dāng)?shù)穆樽砩疃?、BBB開(kāi)放、電流刺激、鈣離子通道的正常狀態(tài)是AIM-MRI的必要因素。AIM-MRI可以