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应用磁共振成像技术定量测量活体大鼠脑细胞外间隙的扩散参数
  • ISSN号:1671-167X
  • 期刊名称:北京大学学报(医学版)
  • 时间:0
  • 页码:770-775
  • 分类:R445.2[医药卫生—影像医学与核医学;医药卫生—诊断学;医药卫生—临床医学]
  • 作者机构:[1]北京大学第三医院放射科北京市磁共振成像设备与技术重点实验室,北京100191
  • 相关基金:国家自然科学基金(30972811,81171080)资助
  • 相关项目:脑组织液流动性的MRI示踪诊断技术与机制研究
作者: 韩鸿宾|
中文摘要:

目的:应用磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术开发一种活体、定量测量脑细胞外间隙扩散参数的新方法。方法:MRI示踪剂钆-二乙三胺五乙酸(gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic acid,Gd-DTPA,2μL,10 mmol/L)导入6只SD成年雄性大鼠的尾状核内,在导入前及导入后不同时间点进行MRI扫描。大鼠脑内Gd-DTPA的浓度分布通过减影图像上信号强度增量转换得到,根据信号强度增量-时间变化曲线,利用经典扩散方程得到像素水平的脑细胞外间隙(extracellular space,ECS)内平均扩散参数。结果:示踪剂导入后,以(3.38±1.07)×10-4mm2/s的平均速率向前外方向扩散,在2 h后达到脑皮质边缘,示踪剂在尾状核区的微观清除率为(7.60±4.18)×10-5/s,在3 h开始引流入蛛网膜下腔清除,MRI图像显示12 h时示踪剂被基本清除。采用琼脂糖模拟法测量的自由水扩散系数为参考值,脑ECS迂曲度[λCn(agar)]为1.31±0.31。应用标准MRI扩散成像序列获得的自由水扩散系数为参考值,脑尾状核区ECS的迂曲度[λCn(MRI)]为3.12±0.73。结论:MRI示踪测量可实现对脑ECS生物物理学特征的定量分析与成像显示,脑细胞微环境的研究和阐释将为脑认知和脑病研究提供一种新的研究思路和方法。

英文摘要:

Objective: To develop a novel method of quantitatively measuring the diffusion parameters of brain extracellular space(ECS) by using gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic acid(Gd-DTPA) as the tracer.Methods: Six Sprague Dawley male adult rats were subjected to magnetic resonance(MR) imaging before and after the introduction of 2 μL Gd-DTPA into caudate nucleus(Cn).The enhancement on MR subtracted images was converted to the concentration of Gd-DTPA and an average diffusion rate was calculated pixel by pixel based on the traditional diffusion model.Results: After the injection,the tracer diffused frontally and laterally with an average diffusion rate of(3.38 ± 1.07) ×10-4 mm2/s.It reached at the margin of cortex 2 hours later,and drained into the subarachnoid space 3 hours later.The tortuosity [λCn(agar)] was 1.31 ± 0.31 with the reference of free diffusion measured in agar gel,which was consistent with the result using real-time iontophoresis-tetramethylammonium method.A more feasible reference was acquired by using a routine MR diffusion weighed imaging and [λCn(MRI)] was calculated as 3.12 ± 0.73.The tracer was finally clearly out at the end of 12 hours on MR images with a clearance rate constant in Cn of(7.60 ± 4.18) × 10-5/s.Conclusion: The biophysical properties of brain ECS can be quantitatively characterized by this newly developed method in living brain,which will enhance our understanding of the micro-environment of neuron and provide a new way to understand cognition and encephalopathy.

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期刊信息
  • 《北京大学学报:医学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:北京大学
  • 主编:韩启德
  • 地址:北京海淀区学院路38号
  • 邮编:100191
  • 邮箱:
  • 电话:010-82801551
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-167X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-4691/R
  • 邮发代号:2-489
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊评比三等奖,1996年第二届全国优秀科技期刊评比二等奖,2001年入选中国期刊方阵,被评为“双百”期刊,2007年获得第六届百种中国杰出学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国生物医学检索系统,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:16532