劉安娜 馬紫瑤 彭屹峰* 肖體喬 杜國浩 何 偉

自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線后，X線在醫(yī)學上得到廣泛的應用，但獲得的都是X線穿透物質所產(chǎn)生的吸收襯度信息。其實除吸收襯度外，還包括X線的相位改變、衍射、折射、散射、熒光和光電子的激發(fā)信息等，其中相位襯度成像信息，具有高密度分辨率和高空間分辨率等優(yōu)點，可以獲得弱吸收襯度組織(含C、H、O成分為主)的清晰微結構顯示，同時獲得更好的分辨率[1]。

同步輻射基于其良好的光源特征可以進行相位襯度成像，目前開展的同步輻射相位襯度成像方法主要有干涉法[2]、衍射增強法[3-4]和類同軸法[5-6]。由于干涉法對光路及樣品精度要求非常高，在生物醫(yī)學應用研究應用較少，目前應用較多的是衍射增強法和類同軸成像方法。

慢性腎小球腎炎（chronic glomerulonephritis）是臨床上常見的疾病，目前診斷主要依靠臨床及實驗室生化指標，影像診斷無法提供病變的早期信息，相位成像基于優(yōu)質的成像機制尤其適應于軟組織的微細顯示，如能應用于腎臟方面的研究無疑對于我們臨床診斷和治療將取得較好的幫助作用。

本研究旨在通過同步輻射技術進行小鼠正常腎臟及病變腎臟（慢性腎小球腎炎模型）組織樣品的成像，并與病理學結果對照，評價相位技術在腎臟方面的價值。

方 法

動物模型的準備，健康雄性小鼠作為本次實驗的對象，被分為兩組，對照組和為CGN模型組，耳緣靜脈隔周注射17mg /kg鹽酸阿霉素。摘除腎臟分別病理組織切片觀察，剩下部分均固定在4% 福爾馬林溶液中。每個樣品大小約7mm。

同步輻射衍射增強成像（DEI）實驗能量為12keV，X光源和樣品間距離1.5m，樣品和成像板（探測器）距離為2m。掃描搖擺曲線后選擇曲線上的位點再行成像，一般選擇取經(jīng)典位置（峰位、雙側腰位及底位）作為研究目標。

類同軸成像實驗采用由單色器晶體引出的單色光對樣品進行成像。單色光能量為12 keV，有效距離選用150cm。以上所有實驗標本均同時取相同組織經(jīng)過染色進行病理學對照研究。

結 果

在小鼠腎臟大體標本的成像實驗中，腎臟血管結構顯示較為清楚（圖1），包括從腎臟皮質、髓質及周圍的小血管均可獲得清晰顯示。而與腎臟大體病理標本（圖2）的對照中可以獲得較好的一致。

斷層掃描成像實驗顯示腎臟的諸多微細結構（圖3），包括近曲、遠曲小管等諸多腎臟組成微細結構，以及腎小體、腎小囊結構，其分辨率約為10μm量級，與腎臟病理顯微成像（圖4）的信息均高度一致。腎小球是腎臟構成的基本功能和解剖單位，位于皮質迷路和腎柱內(nèi)，直徑約20μm，由腎小囊和血管球組成，腎小囊（renal capsule）是腎小管起始部膨大凹陷而成的杯狀雙層囊，血管球是腎小囊中的一團蟠曲的毛細血管。

在對正常腎臟與GGN模型的腎臟的對照研究中，正常腎臟（圖5A）顯示完整健全的腎小球、腎小囊、腎小管結構、清晰的系膜和間質；三維重建后（圖5B）顯示腎臟微結構，腎單位、腎小管及腎間質較清晰；獲得的病理切片中，正常腎臟（H-E染色×100，圖5C）顯示微結構清晰，血管形態(tài)正常。慢性腎小球腎炎（CGN）的腎臟模型中，切片（圖5D、E）顯示腎小囊損傷，腎小管稍擴張，間質水腫，細胞浸潤；間質模糊滲出性改變，系膜增生；同時獲得的GGN

圖1 小鼠腎臟冠狀面SR成像。圖2 小鼠腎臟大體病理標本。圖3 腎臟SR高分辨成像。圖4 腎臟標本病理顯微成像。

圖5 正常和病變兩組腎臟間組織學( H-E 染色×100) 、DEI 及三維圖（A～F）。A.正常腎臟SR高分辨成像。B.正常腎臟SR三維成像。C.正常腎臟病理影像。D.CGN病變SR高分辨成像。E.CGN病變腎臟SR三維成像。F.CGN病變腎臟病理影像。

病理切片（H-E染色×100）（圖5F），顯示腎臟微結構稍紊亂，微血管增生、扭曲，間質系膜增多。

討 論

同步輻射（synchrotron radiation，SR）是高能量電子或正電子作加速運動時所發(fā)射的電磁輻射。1946年Blewett首先在電子加速器上觀察到同步輻射，標志著一種新的光源時代開始。目前醫(yī)學影像學的X線成像采用吸收成像，其最大弱點是對軟組織的分辨力較差。從微觀上，相位隨密度變化的襯度比吸收變化的襯度要高得多，利用相襯信息有可能獲得更清晰的軟組織成像。

衍射增強成像技術最大特點是在樣品與探測器之間使用了一塊與單色器晶體一致的分析晶體，無須采用干涉方法就可以獲得物體的相位分布。類同軸成像主要依賴于X射線的折射作用。

常規(guī)臨床影像學由于基于吸收襯度無法提供診斷腎臟病變較有力的信息?；谙辔灰r度成像方法在成像機制上的突破和改進帶來了這方面的發(fā)展。近年來應用同步輻射開展腎臟成像的研究有較大發(fā)展；]Gang等[7]采用最簡單的兩塊晶體研究了腎臟切片厚度與成像質量之間的關系。陳志華等[8]采用同步輻射DEI成像顯示一個腎段的細微解剖結構，最細的分支直徑為30μm。Yong等[9]在韓國Pohang Light Source (PLS)裝置上，應用同步輻射折射成像方法，對腎臟正常及癌腫組織進行了成像研究，顯示相當于700倍光學顯微鏡下的微細組織結構。

腎小球是腎臟解剖和功能的基本單位，腎小球的病變是腎臟病變的基礎。在我們的實驗中[10]，通過建立動物實驗模型獲得的成像具有較好的效果，如果進一步建立動態(tài)觀察、同時進一步提高圖像分辨率，優(yōu)化成像參數(shù)等諸多改進措施將有望獲得很好的成像效果[11]。