超分辨成像技术在可视化评价胰腺β细胞变化中的应用制造技术

本发明专利技术公开了超分辨成像技术在可视化评价胰腺β细胞变化中的应用，属于血管结构可视化处理领域，利用超分辨超声技术重建胰腺微血管结构，能够精准量化微血管形态和功能变化参数，实现较高浓度下的微泡精准定位，减少视频采集过程中低帧率及呼吸心跳等位移的影响，增加微血管成像的准确性，并精准量化微血管形态和功能变化参数，便于进行胰腺微血管结构更深层次的医学研究。层次的医学研究。层次的医学研究。

【技术实现步骤摘要】
超分辨成像技术在可视化评价胰腺
β
细胞变化中的应用


[0001]本专利技术涉及超分辨成像技术在可视化评价胰腺β细胞变化中的应用，属于血管结构可视化处理领域。

技术介绍

[0002]超分辨超声成像是光学超分辨率的声学对应物，提供了空间和时间维度，从而可以纵向监测疾病进展。在超分辨超声成像中，超声造影图像中的微气泡信号通过顺序采集的帧被定位和跟踪，以重建最终的超分辨超声图像。这种无创成像技术可以在其完整、真实的生理环境中提供有关微血管和血流动力学的定量信息，并正在应用于脑、肿瘤和其他微血管相关疾病的成像。
[0003]2型糖尿病被视为一种自身炎症性疾病。长期慢性炎症会导致胰岛纤维化、胶原沉积和功能性血管结构和功能紊乱，进而导致β细胞功能障碍。胰岛是高度血管化的结构，约占胰腺血容量的10
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20％。胰岛血流量的变化会在胰岛炎和糖尿病的进展过程中发生变化，以及对急性血糖变化的反应，这与胰腺总血流量高度相关。然而，现有的体内成像技术，包括功能性MRI、多普勒超声和超声造影检查，由于其分辨率和对这些血管中缓慢流动的敏感性有限，无法监测胰腺微血管结构和深部组织的血流动力学。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了超分辨成像技术在可视化评价胰腺β细胞变化中的应用，用以解决现有技术中存在的上述问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]超分辨成像技术在可视化评价胰腺β细胞变化中的应用，其步骤如下：
[0007]S1、优化超分辨成像技术，使之实现较低帧频和较高浓度下的微泡精准定位，实现基于临床诊疗设备的超分辨超声成像；
[0008]S2、采用运动校正技术，克服呼吸心跳等位移的影响，增加微血管成像的准确性；
[0009]S3、通过超分辨成像技术，可视化器官微血管分布，构建血流速度图、方向图等，实现微米级分辨率；
[0010]S4、通过超分辨成像技术，精准量化微血管形态和功能变化参数，包括：扭曲度、分形维度、血流速度、血管密度和血管直径；
[0011]S5、对模型微血管病理染色结果进行三维重建，作为金标准，来验证超分辨成像技术在β细胞功能和质量评价中的准确性。
[0012]进一步，病理染色结果三维重建步骤：在麻醉下，大鼠静脉注射500μLFITC结合的番茄凝集素。胰腺分离后，将组织在冰上的4％PFA中固定1小时，并在30％蔗糖中冷冻保护过夜或直到组织下沉。将注入凝集素的胰腺包埋在OCT培养基中，在冷冻模具中冷冻，并在10
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20μm下切片。切片在LSM800共聚焦显微镜(Zeiss)上以595nm激发成像。在组合8
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10μm聚焦步长的10个Z轴共聚焦层后进行三维重建，其中包含～∑＝80
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100μm的截面厚度。
[0013]本专利技术的有益效果在于：利用超分辨超声技术重建胰腺微血管结构，能够精准量化微血管形态和功能变化参数，实现较低帧频和较高浓度下的微泡精准定位，采用运动校正技术，克服呼吸心跳等位移的影响，增加微血管成像的准确性；可视化器官微血管分布，构建血流速度图、方向图等，实现微米级分辨率，并精准量化微血管形态和功能变化参数，便于进行胰腺微血管结构更深层次的医学研究，以实现β细胞功能和质量评价。
附图说明
[0014]图1为本专利技术T2D动物模型自然病程构建的示意图，用以模拟β细胞质量和功能变化；
[0015]图2为大鼠胰腺微血管超分辨超声成像图；
[0016]图3为超分辨超声成像技术分辨率计算图；
[0017]图4为不同病程阶段T2D模型的血清学结果。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例1
[0020]超分辨成像重建胰腺微血管结构中步骤如下：
[0021]S1、优化超分辨成像技术(优化方法参照文献Super
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Resolution Ultrasound Through SparsityBased Deconvolution and Multi
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Feature Tracking中所使用的方法)，使之实现较低帧频和较高浓度下的微泡精准定位，实现基于临床诊疗设备的超分辨超声成像；
[0022]S2、采用运动校正技术，克服呼吸心跳等位移的影响，增加微血管成像的准确性；
[0023]S3、通过超分辨成像技术，可视化器官微血管分布，构建血流速度图、方向图等，实现微米级分辨率；
[0024]S4、通过超分辨成像技术，精准量化微血管形态和功能变化参数，包括：扭曲度、分形维度、血流速度、血管密度和血管直径；
[0025]S5、在麻醉下，大鼠静脉注射500μL FITC结合的番茄凝集素。胰腺分离后，将组织在冰上的4％PFA中固定1小时，并在30％蔗糖中冷冻保护过夜或直到组织下沉。将注入凝集素的胰腺包埋在OCT培养基中，在冷冻模具中冷冻，并在10
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20μm下切片。切片在LSM800共聚焦显微镜(Zeiss)上以595nm激发成像。在组合8
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10μm聚焦步长的10个Z轴共聚焦层后进行三维重建，其中包含～∑＝80
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100μm的截面厚度，作为金标准，来验证超分辨成像技术在β细胞功能和质量评价中的准确性。
[0026]实施例2
[0027]通过高脂饮食和链脲佐菌素构建大鼠2型糖尿病(T2D)模型,如图1，图1中依次为适应性饲养1周后，高脂饮食饲养2周，构建胰岛素抵抗模型，在第3周末腹腔注射STZ，构建T2D模型，于第4周末进行检测；
[0028]模拟β细胞质量和功能变化的自然病程，分为：正常组、β细胞代偿期、β细胞失代偿期，如图4，通过腹膜内葡萄糖耐量试验(ipGTT)、空腹血清胰岛素(FINS)、胰岛素抵抗稳态模型评估(HOMA
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IR)和胰岛素抵抗指数(ISI)来验证建模成功。
[0029]从球后动脉采集血液，由全自动生化分析仪测量血糖值；使用试管采集血清，然后在1000g、10分钟、4℃下离心并用于生化分析，检测胰岛素(SEKR
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0023)的表达水平，进行模型评价。
[0030]在疾病不同阶段进行实施例1中的超分辨成像，量化不同病程微血管形态和功能参数，如图3，图3中说明超分辨成像技术能明显提高胰腺微血管的分辨率，实现39.2μm分辨率，明显高于最大密度投影的血管成像图；图2为正常大鼠胰腺微血管超分辨成像图，说明其能实现39.2μm分辨率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超分辨成像技术在可视化评价胰腺...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄品同，张涛，闫纪朋，徐雯，曾意晴，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：