范春梅,李志雄,周建华
(1.福建人口和计划生育科学技术研究所非人灵长类动物实验中心,福州 350013; 2.福建中医药大学实验动物中心,福州 350108)
电子计算机体层摄影(computed tomography,CT)具有分辨率高、图像清晰、对生物体无损伤的特点[1]。目前,我国已有学者利用人医的CT进行大熊猫、华南虎等国宝级动物进行身体疾病检查的范例,但在兽医及实验动物领域尚没有对正常动物应用CT技术的研究和利用的报道。本次工作尝试对实验猕猴肺部进行CT影像断层解剖的研究,主要目的是丰富实验猕猴的生物学特性数据库,为CT技术在猕猴肺部疾病临床诊断上的应用及猕猴相关的科学实验提供参考资料,同时促进猕猴解剖学的发展。
1.1 试验动物
1.1.1 猕猴的选择 选择本单位非人灵长类实验中心自繁自养的,经过触诊、叩诊、听诊、体温、呼吸率、心率、呼吸运动、血液常规、生化等检查和通过普通级实验猴质量国家标准要求检测,均为健康合格的青年猕猴 10只[动物生产许可证号:SCXK (闽)2010-0002,动物使用许可证号:SYXK(闽) 2010-0005],雌雄各半,年龄5~10岁。
1.1.2 饲养管理 全价营养颗粒饲料及青饲料,每天定时定量喂食,自由饮水,分笼饲养,每笼1只。动物房温度为18~28℃,相对湿度为40~70%。试验前一周停止喂养含钙质的饲料添加剂。
1.2 试验仪器与试剂
1.2.1 采用东芝 Aquilion16排螺旋 CT,该仪器具有0.5~10 mm断层扫描功能。
1.2.2 麻醉药品选用吉林省华牧动物保健品有限公司生产的速眠新注射液。
1.2.3 使用Vitrea图像制作软件。
1.3 试验方法
1.3.1动物CT扫描 分批对10只猕猴进行CT断层扫描试验。试验前后及过程中记录动物的心率、血压。试验开始先对动物进行全身麻醉,肌肉注射速眠新Ⅱ注射液。试验猕猴麻醉后,置于 CT诊断床上,取头前尾后仰卧位。肺部 CT检查范围为上至肺尖部,下至隔肌顶部,以120 KV/125 mAs条件,2 mm层厚,1 mm层距,对动物肺部进行容积数据采集,获取正常猕猴肺部CT影像图片。
1.3.2 CT图像的后期制作 将获得的具有解剖意义的扫描图像的每个层面的主要结构(肺叶、气管、血管等)进行确认并标注。
2.1 猕猴肺窗CT扫描结果
选择肺窗,显示整个肺脏器官,平扫获取连续的横断面CT解剖断层图像93张,精选具有解剖意义的肺窗扫描图像13张,进行标注。(见图1~13)。
图1 肺尖层面(1)Fig.1 Lung apex level(1)
图2 肺尖层面(2)Fig.2 Lung apex level(2)
图3 气管隆突层面Fig.3 Tracheal carina level
图4 右上叶支气管层面Fig.4 Right upper lobe bronchus level
图5 中间支气管层面Fig.5 Intermediate bronchus level
图6 左肺上叶支气管层面Fig.6 Left upper lobe bronchus level
2.2 正常肺部CT表现
2.2.1 肺和肺叶:肺位于胸腔内,纵隔的两侧。猕猴的肺左右不对称。右肺由斜裂和水平裂分为4叶,即上叶、中叶、下叶和奇叶;左肺分3叶,分别为上叶、中叶、下叶。CT扫描斜裂和水平裂表现为线条状致密影或低密度的乏血管带。试验猕猴肺部CT断层图谱表明,两侧肺野充气良好,边缘与胸壁相适应,无局部胸膜增厚和胸腔液体的积聚征象。肺结构正常,肺野密度均匀,肺纹理清晰,走行自然,肺野透光度良好。肺内无结节或其他异常密度增高影。
图7 左舌段支气管层面Fig.7 Left lingual segmental bronchus level
图8 中叶支气管层面(1)Fig.8 Middle lobe bronchus level(1)
图9 中叶支气管层面(2)Fig.9 M iddle lobe bronchus evel(2)
图10 下叶基底段支气管层面(1)Fig.10 Lower lobe basal segmental bronchus level(1)
图11 下叶基底段支气管层面(2)Fig.11 Lower lobe basal segmental bronchus level(2)
图12 下叶基底段支气管层面(3)Fig.12 Lower lobe basal segmental bronchus level(3)
图13 下叶基底段支气管层面(4)Fig.13 Lower lobe basal segmental bronchus level(4)
2.2.2 气管和支气管:气管和支气管的CT表现除了与管径大小有关外,还与其走行方向有关。当支气管走向与扫描层面一致时,CT显示其纵断面,如右上叶支气管及其前段支气管。当支气管的走向与扫描层面垂直时,CT显示其横断面,如右肺中间支气管,两肺下叶支气管。当支气管的走向与扫描层面斜交时,CT显示支气管为卵圆形断面。横断面的支气管最易为CT显示。正常气管和支气管内充盈空气,显示低密度的“含气影”特征。
2.2.3 肺血管:肺血管与支气管相同的是,肺内血管的CT表现主要取决于其管径的大小和走行方向。与支气管不同的是,支气管内一般含空气,呈低密度影,而血管内充盈血液,显示高密度影,两者形成鲜明对比。但肺动脉和肺静脉通常情况下无密度差异,它们之间的鉴别有一定困难,主要依据各自与相应支气管的位置关系或连续层面分析方能决定。靠近肺门的大血管一般易显示,而肺内血管的显示率不等,往往需借助连续层面追踪观察到肺门血管干处,才能判定是肺动脉或是肺静脉。总的说来,CT图象上的血管外形比较光滑规则,从肺门向肺周围逐渐变细。肺血管的断面影接近肺门及纵隔方向时较粗也较多见,越近肺外周越少和越细。
3.1 猕猴在生命科学研究中不可或缺,也是药品、食品、生物制品安全性评价中重要的实验动物。实验猴的质量直接影响到科研水平和实验结果的科学性、可靠性。目前我国的灵长类中心,在现有饲养水平下猕猴肺脏自发病变的发生率为84.6%[2],按有关标准检验合格,外观健康的动物也仍有可能存在一定程度的组织学病变。如果这样的实验猴应用于科研,则势必造成对科研实验结果的误判。对于肺部的实质病变,临床上常用的检查方法,如听诊、触诊等都很难做出明确诊断,而CT扫描具有高分辨率的优势,能发现肺部小病灶或早期病变,并可提供病变活动性的资料[3],可以解决传统检查方法的不足。因此在实验猕猴的临床诊疗和科研实验中引入CT技术,提高猕猴肺部疾病的诊断水平,为科研提供合格的实验动物是很有意义的。要判定猴肺脏是否存在实质病变,首先要建立正常CT断层解剖的对照依据,为此我们开展了本项研究。
3.2 在检查过程中,我们观察到猕猴的肺脏与人类有一定区别,正常猕猴肺叶是左3(即左上叶、左中叶、左下叶),右4(即右上叶、右中叶、右下叶、右奇叶。)而正常人体是左2右3。少数人也有奇叶,人类奇叶的发生率约0.4~1%[4]。另外我们还发现猕猴的肺泡的细微结构也与人类有较大的差异。
3.3 由于本项工作还在摸索探讨中,遇到一些方法上的问题也值得继续思考和关注,如我们曾经试用单层CT,但扫描会出现伪影,不能清晰成像;另外,现在采用16排螺旋CT获得的肺部图像,对细小的肺动脉、肺静脉界面及细微结构显示仍然不清,对此,或需要注射增强剂方能清晰显示。由于猕猴CT扫描的条件与人存在一定的区别,或需应用专门动物CT技术较为理想。
3.4 目前猕猴的解剖学方面只有大体解剖[5,6],相关研究还有很多空白,如实体断层解剖,若能够开展实体断层解剖的研究,与CT图像相结合,比较验证CT图像的准确度,完善实物静态与影像动态的研究,必将推进猕猴解剖学的发展。
3.5 在CT平扫观察横断面的基础上,若进一步借助计算机进行结构的三维重建和定量分析的研究,将会对猕猴左右肺叶的精确定位、提高肺部疾病检出率及建立实验猕猴肺部模型更有价值。
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