裸鼠卵巢癌原位肿瘤模型的MicrO-CT成像方法研究

摘要

卵巢恶性肿瘤是女性生殖系统常见的肿瘤之一，发病率仅次于宫颈癌和子宫体癌，占妇科恶性肿瘤的第3位。但由于卵巢肿瘤深居盆腔，起病隐匿，初期症状不明显，往往被忽视，因此绝大多数的卵巢癌确诊时已属于晚期。在卵巢癌发病机制研究中，常用的裸鼠卵巢癌动物模型是研究卵巢癌的生物学行为和进行试验治疗的重要工具。
　　本实验采用卵巢癌细胞株SKOV3，利用原位转移技术建立了裸鼠卵巢癌模型。为了对卵巢肿瘤进行非侵入式、持续地观察，使用小动物Micro-CT系统对裸鼠腹腔进行了成像。由于Micro-CT系统组织器官分辨率相对较差，因此首先从提高组织和器官分辨率的角度对成像扫描参数进行了分析，设计模拟了裸鼠卵巢的体模，并对体模进行了成像实验。通过改变Micro-CT系统的管电压、管电流等扫描参数，定量的分析其对成像质量的影响，并得到最佳的成像参数。由于裸鼠腹腔各脏器的间隙较小，在调节成像参数，提高组织分辨率基础上，还采用了造影剂增强的成像技术。通过实验对比结果可知，腹腔造影方法可以有效地填充和增强腹腔内各脏器的间隙，达到有效观察裸鼠卵巢的目的。
　　为了对卵巢肿瘤生长过程中的形态变化及体积变化进行定量分析，需要对腹腔CT图像中的卵巢进行分割提取。本文将卵巢分割问题类比成肝脏分割的问题，对现有的肝脏分割算法综合进行研究和改进。首先通过卵巢CT图像特征及卵巢分割过程中的难点的分析，以两种经典的肝脏分割算法研究为基础，提出了一种卵巢分割的改进方法。该算法对多数的卵巢与肠道轻微粘连现象，有着较好的分割结果。将分割后的卵巢图像进行三维可视化观察其形态，并计算分析得到了卵巢肿瘤形态和体积随时间生长变化的规律。
　　上述工作的完成，虽对卵巢肿瘤的成像质量有一定的提高，但完全依靠Micro-CT成像来研究卵巢癌发病机制还是存在灵敏度差、时间分辨率低的局限性。荧光成像具有高灵敏性、高时间分辨率等优点，本文综合荧光和CT成像的优势，针对某些荧光材料在X线激发下可产生荧光的特点，设计并搭建了单源发射X线CT-荧光双模成像的系统，对裸鼠皮下和原位肿瘤的双模态成像进行了一些探索。从实验结果上看，该方法能够对裸鼠皮下肿瘤实现较好的三维双模态融合图像，对卵巢原位肿瘤成像也有一定的效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 Micro-CT成像

1．3 Micro-CT小动物成像应用

1．4 卵巢肿瘤成像及分割

1．5 多模态成像技术

1．6 论文研究内容及难点

1．7 论文章节内容安排

第二章 卵巢癌肿瘤原位模型建立与实验设计

2．1 实验材料

2．1．1 主要试剂

2．1．2 主要仪器设备

2．1．3 主要试剂配置

2．1．4 细胞株

2．1．5 实验动物

2．2 试验方法

2．2．1 细胞培养

2．2．2 细胞冻存

2．2．3 细胞复苏

2．2．4 卵巢原位模型建立

2．2．5 原位模型成像实验流程设计

2．3 本章小结

第三章 Micro-CT卵巢成像方法研究

3．1．1 空间分辨率

3．1．2 密度分辨率

3．1．3 噪声

3．2 系统参数对卵巢成像质量的影响

3．2．1 Micro-CT设备

3．2．2 卵巢体模设计

3．2．3 X射线管电流对卵巢体模的影响

3．2．4 X射线管电压对卵巢体模的影响

3．3 造影剂对活体卵巢图像质量的影响

3．3．1 碘海醇的成像条件分析

3．3．2 腹腔注射卵巢造影

3．4 本章小结

第四章 卵巢肿瘤图像分割及数据处理

4．1 裸鼠腹腔Micro-CT图像特征及卵巢分割难点

4．2 经典的肝脏分割算法

4．2．1 区域生长分割算法

4．2．2 KFCM分割算法

4．3 基于高斯非线性耦合函数和轮廓信息的分割算法研究

4．3．1 图像预处理

4．3．2 高斯非线性耦合函数约束条件

4．3．3 轮廓约束条件

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 本文算法实验结果

4．4．2 本文算法与经典算法实验对比分析

4．5 卵巢体积分析

4．6 本章小结

第五章 裸鼠肿瘤的单源发射X线-荧光双模态成像

5．1 单源发射X线-荧光双模态断层成像系统

5．2 离体样品成像

5．2．1 荧光材料

5．2．2 荧光材料可见光

5．2．3 荧光材料光谱图

5．3 裸鼠肿瘤成像

5．3．1 裸鼠皮下肿瘤双模态成像

5．3．2 裸鼠卵巢癌原位肿瘤双模态成像

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

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