一种用于量化蛛网膜下腔出血小鼠模型中脑血管痉挛的容积法

本实验的总体目标是在诱导小鼠蛛网膜下腔出血后，定量评估其脑血管痉挛程度。该目标通过经心脏灌注和血管内铸型技术实现，使用一种放射性显影的铸型剂完成血管铸型。下一步是通过对脑组织进行显微计算机断层扫描（micro-CT），获取脑血管的横断面图像数据。

然后进行图像和数据处理。使用 Miro 软件对颅内血管树进行虚拟重建，并计算特定血管节段的体积，这些体积可作为量化血管痉挛的客观指标。在异氟烷麻醉下，通过血管内细丝穿孔法在小鼠中诱导蛛网膜下腔出血。

通过手术暴露左侧颈外动脉，随后将一根细丝插入颈外动脉，并经颈内动脉向颅内推进，在颈动脉分叉处穿破血管，从而诱导蛛网膜下腔出血。颅内压升高被视为血管内穿孔成功的指标。

为分析血管痉挛，需先诱导麻醉。只有在达到充分的麻醉水平后方可继续操作，麻醉充分的标志是对疼痛刺激无反应。使用以下溶液进行经心脏灌注。

一种生理盐溶液，含有生理浓度的钠、钾、钙和镁，pH 值为 7.4。随后使用 4% PFA 溶液。先用第一种溶液灌注 2 分钟，再用第二种溶液继续灌注 4 分钟。

以37摄氏度的温度输注溶液，并使用压力可控且灌注速率可调的泵，以70毫米汞柱的恒定压力进行灌注。从溶液一转换至溶液二时，避免压力损失。完成两种溶液的灌注后，继续在室温下以每分钟0.2毫升的恒定速率灌注放射性显影剂20分钟。

将样本置于4°C条件下过夜，使放射性显影铸型材料固化。随后取出脑组织，并将样本保存在4°C的4% PFA溶液中，直至进行显微CT扫描。使用钝头解剖镊将脑组织置于塑料管的中央位置。

选择一个直径略大于样品的管子，以确保物体在图像采集过程中不会移动。使用纱布封闭管子。将塑料管连接到X射线舱内计算机导航控制定位系统的微步进电机上，使物体绕其水平轴旋转。

在X射线透视下将样品置于视野中对齐。为实现最大放大倍数，应将样品尽可能靠近X射线源，并尽可能增大样品与探测器之间的距离。采用步进扫描成像采集程序，并使用以下扫描参数。

将每次投影的曝光时间设置为1秒，并使用80千伏的管电压以优化信噪比。一次旋转的投影数量设置为1,000。对于原始数据的重建，采用滤波反投影算法，使用Shepp-Logan滤波器，重建矩阵为1,024立方体素。

使用导入功能将 DICOM 数据导入 Miro 软件。利用 vol-run 功能可视化血管树。选择合适的可视化阈值，使大脑主要动脉呈现清晰的轮廓。

对于属于同一系列实验的所有数据集，必须使用相同的可视化阈值。利用 cur-zon 工具围绕血管添加功能体积，对 Willis 环的基底脑动脉进行虚拟解剖，然后对需要分析的血管节段进行虚拟解剖。

因此，旋转血管树的三维模型，以精确分离主动脉以外的所有细小分支。为了后续分析，必须删除待分析血管段以外的所有血管。应用“自动骨架化”功能，将阈值设置为可视化阈值，从而生成基于空间图的中心线。

然后对线集应用空间图函数，以创建线集。通过使用光标手动选择各个子段并点击拆分，将线集划分为独立的子段。此步骤对于计算各个子段的体积至关重要。

将函数线设置为“空间图”以再次创建空间图。使用“空间图统计”函数确定每个子段的长度、体积和直径。对于以颜色编码的可视化，表示血管直径的变化过程，请使用“空间图视图”函数。

将片段着色设置为厚度，其与血管直径相关。对于属于同一系列实验的所有数据集，必须选择相同的颜色映射。添加子片段的长度，以确定哪些子片段应纳入后续分析。

在本研究中，我们评估了一段血管，包括颈动脉分叉近端一毫米的颈内动脉部分，以及颈动脉分叉远端二点五毫米的大脑动脉部分。随后将各部分体积相加，以确定所定义血管段的总体积。为了评估血管树虚拟重建的准确性，我们在十个脑样本中，于两个解剖学定义明确的位置，对显微镜下测得的血管直径与三维虚拟重建所得的血管直径进行了基于直径的比较。

为进行血管直径的显微测量，采用了高分辨率相机、软件校准工具和微米刻度尺；显微测量与虚拟测量所得直径之间无显著差异，表明颅内血管解剖结构的虚拟重建具有较高的准确性。为定量评估脑底血管痉挛，我们测定了左侧一段预设的代表性血管段体积，该血管段长3.5毫米，包括1毫米的IC8段和2.5毫米的大脑中动脉（MCA）段。

在来自蛛网膜下腔出血（SAH）和假手术动物的脑组织样本中，SAH组的血管体积显著低于假手术组，表明存在脑血管痉挛。与假手术组相比，SAH组的血管直径也显著减小。

通过本方法实现的虚拟重建能够准确反映血管解剖结构。可对完整的血管节段进行检查，这可能比仅在单一点位测量血管直径提供更为客观的血管痉挛量化参数。与仅评估血管直径相比，容积评估可揭示痉挛性与非痉挛性血管之间更显著的差异。