论文摘要
1.研究意义与目的人工视觉通过生物和工程技术为失明患者重见光明带来了希望,受到广泛关注,并已取得令人鼓舞的进展。我国于2005年通过“973”项目首次资助了这一领域的研究,拟通过视神经接口方式达到使患者复明的目的。先期,我们应用计算机技术,已初步成功重建了大鼠视神经纤维束的三维模型。为进一步了解大鼠视神经内微血管分布特征,我们在血管明胶墨汁灌注和连续组织切片的基础上,应用计算机辅助技术对大鼠视神经内微血管进行三维重建,以期为视觉假体电极接入视神经确定最佳窗口建立有益的动物模型。2.方法实验用成年SD大鼠,经心灌注10%的明胶-墨汁混合液后取出全长视神经。为确保三维重建时连续切片的对位,在视神经的鼻侧和颞侧各放置1和2根头发作为内标,用OCT包埋,做20μm连续冷冻切片,Olympus图像处理系统显微照相获取数字图像,用Photoshop 9.0cs手工初步对位连续数字图像,在SunGraph6000A专业虚拟现实工作站上,将视神经分为前、中、后3段（大鼠视神经的前段约位于球后0～5.0 mm,中段为球后5.0～8.0 mm,8.0mm至视交叉部分为后段）,应用Amira 3.1.1软件将二维切片图像重建成三维可视化图像。并应用Image-J和Leica QWin等软件对视神经内微血管的数量、面积和圆形度等参数进行分析,以了解微血管的结构特点及分布规律。3.结果用10%明胶-墨汁1:1混合液灌注大鼠,至大鼠四肢、嘴唇、全身皮肤变黑,能很好的显示视神经内的微血管,能用于对视神经内微血管的研究。应用3根头发丝作为内标,在组织切片中能满足图像对位的需要。运行Amira 3.1.1软件将二维切片图像重建成三维可视化图像。从重建的3部分视神经正面图中可以看到,血管是围绕神经束排列的。中段及后段视神经束的空缺部位较多,但是在前段视神经中由于血管分支多,神经束的空缺部位不明显。在前段视神经的斜侧面图中可以看到的血管密度大,横向交错多,交织成网,中段视神经的斜侧面中出现纵行的血管,到后段视神经内的血管横向逐渐减少而纵行的血管逐渐增多。在三部分的图中可以看到,在前两段的视神经鼻侧面都有大而粗的血管,但是在后段,该血管到了视神经的背侧面。大鼠视神经的直径由球后到视交叉是逐渐减小的。在球后视神经的直径约为0.5mm,靠近视交叉的视神经的直径约为0.46mm,但是中后段视神经的变化并不明显。光镜下显示大鼠视神经横切面靠近眼球的视神经内微血管多数是弯曲,在靠近视交叉的视神经内的微血管多与视神经轴平行,中间视神经内的微血管界于两者之间,因此将视神经按照横断面上血管的形态划分为前、中、后3段。大鼠视神经的前段约位于球后0～5.0 mm,中段为球后5.0～8.0 mm,8.0mm至视交叉部分为后段。大鼠视神经的外周微血管的数量由球后到视交叉三段分别为21.9±3.9、17.4±3.7、20.3±3.1,各段两两比较,前段与中段有显著差异（P＜0.01）,中段与后段有差异（P＜0.05）,前段与后段无明显差异。视神经内部的微血管数量从球后到视交叉分别为30.0±3.2、27.5±4.0、32.9±7.4,各段两两比较,中段与后段有显著差异（P＜0.01）,前段与中段及后段比较均无差异。前、中、后三段内部微血管的数密度分别为14.0±0.8/1×105μm2、16.3±0.8/1×105μm2、20.5±1.5/1×105μm2,各段两两比较,前段与后段有显著差异（P＜0.01）,中段与后段有差异（P＜0.05）,前段与中段无明显差异。用Leica Qwin软件计算视神经内微血管的面积显示,前段、中段、后段视神经内微血管的面积分别为11616.36±1858.65μm2,6286.10±736.32μm2,4590.50±1137.67μm2。前、中、后三段微血管的面密度分别为5.85%±0.92%、3.67%±0.42%、2.7%±0.50%。各段两两比较,前段与中段（P＜0.01）差异有显著性;前段与后段（P＜0.01）差异有显著性;中段与后段（P＜0.01）差异有显著性。运行Image-J软件分析微血管的圆形度结果显示,前、中、后各段视神经内微血管的平均圆形度分别为0.52±0.03、0.58±0.04、0.68±0.05,各段两两比较,均有显著差异。4.结论大鼠视神经内微血管数量从球后到视交叉逐渐增多,其变化在前中段变化不明显,但是在中后段微血管数量明显增多。数密度同样从球后到视交叉逐渐增大。但是,面积分析显示视神经内微血管的面积及面密度从球后到视交叉是逐渐减少的。光镜、Image-J软件分析及三维重建都显示从球后到视交叉大鼠视神经内微血管沿视神经轴由横行逐渐变为纵行。依据假体植入时不能损坏眼动脉和视网膜中央动脉的原则,所以视神经刺激视觉假体的植入部位应该是在视神经中段即眶内段视神经中后部的上侧面,并且芯片应该是沿视神经纵行植入。
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