一种基于显微CT与荧光分子断层成像的多模态成像方法用于小鼠博来霉素诱导肺纤维化的纵向评估

本研究在类似特发性肺纤维化（IPF）的小鼠模型中，旨在通过FMT和微型CT等非侵入性成像技术对肺纤维化进行纵向监测。该方法有助于深入理解肺纤维化过程中特定分子事件的发生时序。该技术的主要优势在于能够以非侵入性方式监测特定分子事件相关的解剖学变化。

该技术的应用可拓展至特发性肺纤维化（IPF）病理的治疗，因为FMT与微计算机断层扫描（micro-CT）的融合为研究疾病进展及评估新疗法提供了可能。首先，将麻醉后的小鼠置于插管平台，使其门齿钩住金属丝以固定悬吊。打开喉镜，然后取一把钝头镊子，轻轻张开小鼠口腔。

将喉镜片移至口腔后部，直至看到气管开口。用另一只手将连接在PE管末端的给药管插入气管中。旋转三通阀，以输送50 µL博来霉素。

安装后应迅速将导管从气管中取出，以防止窒息。将小鼠保持直立姿势数秒钟。进行探针注射时，抓住小鼠尾巴，使其抓住笼盖。

然后跨过小鼠肩部抓握，用手捏住颈部皮肤固定小鼠。将尾巴浸入盛有温水的烧杯中，使静脉膨胀，便于观察和进针。在尾巴两侧寻找两条尾静脉，注意不要将位于尾巴腹侧的动脉误认为静脉。

将装有1毫升MMP探针溶液的1毫升注射器上的26号针头插入静脉，并以每公斤体重10毫升的剂量注射MMP探针溶液。开始前，启动数据采集软件，并在数据库中为该实验创建一项新研究。开始成像前，将脱毛并麻醉的小鼠转移至成像盒的中央位置。

将小鼠平放、固定，并轻轻压紧成像盒的两个窗口。然后在软件的扫描窗口中，点击“Subject”，再点击预览以查看实时图像。绘制扫描区域时应足够大，以确保覆盖预期荧光区域周围的组织。

绘制好 ROY 后，单击“添加到重建队列”，然后单击“扫描”以对小鼠进行成像。图像采集完成后，将小鼠从成像盒中取出并放回饲养笼中。使用 ROY 工具定量荧光的皮摩尔量，并将来自肺区域信号的 ROY 范围减小至约 700 至 800 立方毫米。

每七天重复成像一次，或根据需要进行。如需进行显微CT成像，首先按下绿色电源按钮启动显微CT设备，并启动软件以预热X射线源。通过点击“New Database”创建数据库，并根据实验中涉及的小鼠数量建立浏览器信息。

开始扫描前，在软件控制窗口中选择以下采集参数：将X射线管电压设置为90千伏，CT X射线管电流设置为160微安，实时X射线管电流设置为80微安，视野设置为36毫米。扫描技术选择“无门控技术”、“高分辨率”和四分钟。

通过吸入3%异氟烷使小鼠麻醉后，将其放置在插入小孔径设备的动物床中，鼻罩持续供应麻醉气体。用胶带将小鼠四肢固定在床面上，以暴露胸部。随后关闭仪器门，按下采集按钮进入实时成像模式，实时观察小鼠的位置。

使用CT仪器上的按钮移动动物床，使胸部与视野对齐。当小鼠处于中心位置后，通过选择90度并点击“Set”来旋转机架，确认床的最佳位置。然后点击CT扫描按钮。当出现提示X射线源将被打开的消息时，点击“是”。

成像后将动物放回笼中，并监测至完全从麻醉中恢复。每七天重复成像一次，或根据需要进行。使用马松三色染色可显示肺组织中的形态结构。

博来霉素处理组的图像显示，从第7天开始出现明显的纤维化模式，主要表现为单个纤维化病灶，到第14天进展为融合成片的胶原替代区域，并持续至第21天未见明显改变。通过重复的微型CT成像，可对纤维化肺叶中的气道进行定量分析和分割。气道被分为中央部分和远端部分。

气道的远端部分为肺内气道，分支进入肺叶，包括右 cranial 肺叶、右 middle 肺叶、右 caudal 肺叶、右 accessory 肺叶以及左肺。气道半径的定量分析显示，与生理盐水对照组小鼠相比，博来霉素处理组小鼠的气道半径增大。每个数据点代表五只动物的均值标准误，共30只小鼠。

对不同时间点给予溶剂或博来霉素处理的小鼠进行全肺纤维化定量，结果表明这些微型CT参数与组织学结果一致。掌握该技术后，可常规用于药物筛选。该技术建立后，为肺纤维化疾病领域的研究人员探索在类似特发性肺纤维化（IPF）动物模型中重复治疗的效果开辟了道路。