利用微型计算机断层扫描（Micro-CT）成像方法评估航天飞行后眼球整体结构的变化

本文提出了一种利用微型计算机断层扫描成像技术评估航天飞行后整体眼部结构的方法。航天飞行环境包含微重力和辐射暴露，会导致人体生理发生独特变化，包括体液重新分布。这种体液转移可引起颅内压升高，并被认为是与航天飞行相关的神经-眼部综合征的主要成因之一。

SANS 的生理影响涉及眼睛的多个组成部分，包括视盘水肿、眼球变平、脉络膜和视网膜皱褶、远视及屈光不正的改变，以及神经纤维层梗死。尽管 SANS 的生理特征已有充分记录，但其发生机制仍不甚清楚。为了更深入地理解 SANS，研究人员正在利用啮齿类动物模型进行无创成像技术研究。

其中一种技术是显微CT（micro-CT），该技术已成功用于评估小至小鼠的动物解剖结构和病理过程。显微CT可实现微米级分辨率，结合对比剂使用，能够为软组织提供良好的对比度。与传统方法（包括大体解剖、光学显微镜和组织学检查）相比，显微CT具有明显优势，可在不破坏标本几何形态及结构间空间关系的前提下进行观察。

在本研究中，小鼠在中国空间站上暴露于太空环境35天，以确定太空环境是否会引起眼部损伤；我们通过显微计算机断层扫描（Micro-CT）定量分析视网膜、视网膜色素上皮（RPE）和脉络膜层的微结构来评估损伤情况。本文展示了我们如何为Micro-CT分析准备样本。实验使用了小鼠，并在着陆后38±4小时内获取眼球样本。

摘除眼球后，将左眼置于4%多聚甲醛和磷酸盐缓冲液中固定24小时。固定后，眼球用乙醇进行脱水。为防止固定样本进一步发生急剧收缩，采用梯度乙醇溶液进行处理。

首先，将样品转移至50%乙醇中处理一小时，随后依次在70%、80%、90%、96%和100%乙醇中各处理一小时。之后，用10%（质量/体积）的磷脂酸对眼球染色六天。最后，样品用无水乙醇洗涤，然后置于装有无水乙醇的独立2毫升塑料容器中进行扫描。同时加入一块棉垫以在扫描过程中稳定样品。

接下来，将样品放入台式X射线显微CT系统SkyScan 1272扫描仪中，以评估视网膜损伤。扫描时，我们使用了SkyScan 1272软件。打开软件后，我们将样品在画面中居中放置。

在本实验方案中，我们不使用滤光片，并将矩阵设置为使像素尺寸增大至四微米。采用微调定位以保持样品在视野中心。接下来，我们检查参数，以最大化样品内对比剂的显影效果并对设备进行校准。

为了进行校准，我们先将样品从扫描仪中取出，并设置扫描参数。在校准过程中，还需检查平场填充校正，其值应大于80%。校准完成后，将样品重新插入扫描室。

扫描前需对样品文件进行命名。扫描参数设置如下：旋转步长0.4，帧数4，随机移动30，并再次确认像素大小已设置为4微米。然后开始扫描。

扫描完成后，使用 NRecon 对样品进行重建。首先，打开扫描得到的文件并查看原始扫描图像。调整直方图的灰度范围，使其与曲线相匹配。

接下来，我们校正束硬化伪影。然后调整平滑伪影。最后，进行环状伪影的校正。

完成所有校正后，我们确认样本位于目标区域内。随后即可开始重建。我们使用 DataViewer 软件对三个场域中的重建图像进行可视化观察。

用于分析时，采用 CTAn 软件。将重建的图像载入该软件中，并以视神经为界标划定用于分析的感兴趣区域。

通过计算，我们采用感兴趣区域的中间切片进行所有分析测量。对面积的线性测量重复进行了三次。对眼组织、视网膜、视网膜色素上皮（RPE）、脉络膜以及我们的显微CT分析显示，与地面对照组相比，太空飞行样本中视网膜、RPE和脉络膜层的横截面积显著减小。

Micro-CT 提供了一种高效且无损的技术，可用于计算变化的尺寸，而无需进行任何操作。通过使用对比剂，可提高 Micro-CT 图像的质量，从而帮助我们在无标本结构干扰的情况下获得成功且清晰的重建图像。此外，原始数据以数字形式保存，从而提高了研究结果的可访问性和可重复性。

此外，从基本目的来看，使用三维测量是可接受的，但对整体三维结构进行分割有助于提供整个样本的特定轮廓。我们的结果表明，太空飞行条件，尤其是重力变化，可能会在眼部引发急性且短期的反应。此外，未来的研究应利用体积数据进行其他分析，以充分利用显微CT成像能力，因为该技术已成功用于研究多种正常及病理组织。