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      兔煤工塵肺模型HRCT表現(xiàn)與病理學對照研究

      2012-04-29 01:15:44顧志娟張永林
      中國現(xiàn)代醫(yī)生 2012年12期
      關鍵詞:動物模型病理

      顧志娟 張永林

      [摘要] 目的 復制兔煤塵肺模型、各期肺部HRCT表現(xiàn)、病理結果,分析其關系。 方法 40只兔隨機分為5組,每組內任選5只為實驗對象,煤塵懸液灌注,另3只方法同生理鹽水對照。2周、1、2、3、5個月各組兔行CT掃描,各期興趣區(qū)病理切片制作,觀察改變。 結果 模型肺各期HRCT表現(xiàn)與病理結果一致,觀察發(fā)現(xiàn)早期兔肺出現(xiàn)磨玻璃及實變影,病理證實主要是水腫、組織浸潤引起的小葉間隔增厚和肺泡腔內滲出;中晚期間質纖維化并見微結節(jié)、支氣管擴張,病理證實為增生纖維組織及煤結節(jié);對照組無上述改變。 結論 兔煤塵肺模型成功,各期病理進程HRCT上可觀察到。

      [關鍵詞] 動物模型;煤工塵肺;HRCT;病理

      [中圖分類號] R816.4[文獻標識碼] B[文章編號] 1673-9701(2012)12-0091-03

      煤塵肺是我國工業(yè)化發(fā)展進程中發(fā)病率較高[1-2]的職業(yè)病,發(fā)病機制至今尚未完全闡明,這對塵肺患者的治療造成困難。本實驗旨在通過復制無創(chuàng)性兔煤塵肺模型,記錄不同時期兔肺的HRCT表現(xiàn)與病理結果,行對照,系統(tǒng)地觀察此病在兔肺的演變過程,分析煤塵肺在兔肺的影像學特征及其病理基礎,現(xiàn)報道如下。

      1 實驗材料

      1.1 試驗器材

      新生兒喉鏡,片長70~90 cm;導管直徑0.3 cm,長14 cm[3,4];導絲,10 cm。

      1.2 藥物配置

      3%戊巴比妥鈉[5]配制:精密稱取3.00 g戊巴比妥鈉,溶于100 mL蒸餾水得3%戊巴比妥鈉溶液,用量1 mL/kg。術中根據需要可適當加(0.2~0.5) mL/kg的劑量;青霉素針劑160萬U/支,每只20萬U/d。

      1.3 動物選擇

      雄性白兔40只,體重2~3 kg,山西醫(yī)科大學實驗動物中心提供,造模前觀察2周。

      1.4 懸液制備

      將煤塵樣品(東山煤礦提供,小于5 μm的粉塵顆粒占95%以上,游離SiO2含量<8%)烘干,生理鹽水配成100 mg/mL 的煤塵懸液,高壓滅菌,用前充分震蕩30 min以上。

      2 方法

      2.1 實驗分組

      白兔40只隨機分為五組,內分煤塵組和對照組,各期煤塵組5只,對照組3只,煤塵組兔氣管內注入100 mg/mL(灌注量2 mL/kg)煤塵懸液,間隔1周,再次注入同劑量懸液;對照組注入同等劑量生理鹽水。

      2.2 模型制備

      將飼養(yǎng)觀察2周的兔麻醉后固定于手術臺上,插入新生兒喉鏡,盡量向上提拉頸項,使鏡片上壓暴露聲門,看清聲帶后,將穿入導絲的塑料氣管導管經口從聲門處插入,導管進入氣管后動物出現(xiàn)輕度嗆咳,拔出導絲,觀察氣流,以確定導管在氣管內,并在導管末端迅速接上定量濃度(100 mg/mL)粉塵的注射器,粉塵注入后,迅速拔出導管和喉鏡, 輕揉雙肺片刻,使粉塵自然進入左、右支氣管。為預防感染,造模前、后3d,每只兔注射青霉素20萬U。

      2.3 掃描方案

      16排螺旋CT(美國GE light speed)行胸部掃描,螺距1.37:1,層厚2 mm,骨算法重建[6],所有圖像均在GE工作站ADW(advantage workstation)4.1上進行后處理。各期分別按上述掃描方案行CT檢查,分析記錄影像學表現(xiàn)和感興趣區(qū)。

      2.4 標本制作

      各期兔行CT掃描后,按照塵肺病理診斷標準GBZ25- 2002[7]的要求,于處死后24 h內行離體標本制作并將標本固定5 d后切開檢查。

      2.5 病理檢查與分析

      參照影像學結果,感興趣區(qū)各期、各組兔右肺尖、心、膈葉及肺門水平各取一塊組織(中間葉較小,略去不計)[8],分組標記。脫水、石蠟包埋后,4 μm的厚度連續(xù)切片,興趣區(qū)分別行HE、MASSON染色,肺組織實質、間質病理學結果分析記錄。

      2.6 統(tǒng)計學處理

      數據的統(tǒng)計在SPSS 13.0軟件上分析,秩和檢驗用于分析各造模時間段影像學(表1)和病理表現(xiàn)(表2)的差異,分別得出H = 10.508,P = 0.033,H = 13.640,P = 0.009,各時間段差異有統(tǒng)計學意義;Spearman秩相關用于分析各時間段HRCT表現(xiàn)與病理進程,得出所有觀察時間段HRCT表現(xiàn)與病理表現(xiàn)均有相關性,HRCT表現(xiàn)與病理進程呈正相關存在。

      2 結果

      以每個肺葉的興趣區(qū)為基本單位,依據Szapiel[12]方法確定病理進程的分級:Ⅰ級:無明顯肺泡炎癥或間質纖維化;Ⅱ級:肺泡炎癥+間質纖維化面積小于20%;Ⅲ級:肺泡炎癥+間質纖維化面積20%~50%;Ⅳ級:肺泡炎癥+間質纖維化面積>50%,肺泡結構紊亂。

      2.1 正常組

      HRCT:兔肺紋理清晰,可見到支氣管或血管形成的紋理影,走行自然(封三圖1C圖所示)。呼吸偽影存在,雙下肺紋理稍亂,但本身光滑,無增粗,肺實質內密度均勻。病理表現(xiàn):正常肺組織及肺泡結構,支氣管上皮完好,黏膜光滑,各層結構清晰(封三圖1A圖所示)。

      2.2 塵肺組

      HRCT:2周、1個月見特征性纖維索條影,粗細不一,長度1~4 cm ,不規(guī)則狀,以雙上肺為著,并可見到毛玻璃樣密度(封三圖1D圖橫箭頭所示);2~3個月條片狀的纖維條索影增多,較以前變細,局部毛玻璃樣密度減低,纖維化病變收縮(封三圖1D圖豎箭頭所示),牽拉周圍結構,周圍血管及支氣管變形(封三圖1E圖橫箭頭所示),部分見支氣管擴張,并可見肺氣腫征象;3~5個月:有反復出現(xiàn)的毛玻璃影,纖維化條索邊界更銳利,收縮牽拉周圍結構,周圍組織結構變形,支氣管血管束增粗(封三圖1F圖豎箭頭示),肺內結構紊亂,出現(xiàn)蜂窩征象(封三圖1F圖橫箭頭示),部分模型組增生的線樣影和間質結節(jié)散布于肺野內,部分結節(jié)有融合趨勢,肺受累范圍擴大至包括肺尖在內的整個肺野。病理表現(xiàn):模型早期(2周后)即出現(xiàn)較重的肺泡炎,染色見肺泡上皮增生,毛細血管擴張、肺泡壁輕度增厚,偶見少量原纖維,中性粒細胞浸潤。肺泡腔內可見漿液性滲出物及數量相對較多的中性粒細胞,并隨染塵時間的延長,至2個月后肺泡炎程度略有減輕,并存在于整個觀察期;2~3個月即可見到輕度的肺間質纖維化(封三圖1B圖橫箭頭示),以周邊肺野為主,隨染塵時間的延長逐漸加重,染色見肺泡間隔明顯增厚,膠原纖維增多,透明變性,部分可見黏液樣變性,滲出物機化,3個月后可見較重的肺間質纖維化改變,并可見局限性肺氣腫,煤斑(封三圖1B圖豎箭頭示)、結節(jié)大部分集中在肺小血管、小氣管周圍淋巴組織內,上述病變呈不均勻分布。

      3 討論

      Weibel把正常的肺間質分為3部分:①軸心間質:圍繞肺動脈及支氣管分支,從肺門到小葉內支氣管、肺泡管及肺泡囊。②外圍間質:分布在肺表面并深入肺內構成小葉間隔。③間隔間質:位于肺泡間隔。

      炎癥、纖維組織增生均可引起肺間質增厚,根據本實驗HRCT征象與病理對照,其病理基礎主要表現(xiàn)在:小葉間隔增厚是外圍間質病變所致,即間質的增厚和淋巴管的擴張;肺泡壁間質病變及肺泡炎形成磨玻璃密度影像,是病變活動期的一個征象;支氣管血管束異常是軸心間質病變引起的,支氣管血管束毛糙、有結節(jié)病灶;而肺間質的各個部分廣泛增生可產生蜂窩及牽拉性支擴。小葉間隔增厚及磨玻璃樣影像發(fā)生在煤塵肺的早期階段,HRCT上能清楚地觀察到,此征象是間質纖維化的早期表現(xiàn),表明病變處于活動期,此階段給予相應的干預治療,有很好的效果,病變的最終階段是蜂窩及牽拉性支擴,病程不可逆轉。

      本模型無論是病理學還是影像學均可見典型的變化,均觀察到彌漫性肺泡炎[9-11]及肺間質纖維化[12]的病理變化及影像學表現(xiàn),與國內外報道相一致,模型制作成功。本實驗影像-病理對照研究表明,HRCT能較可靠地對疾病的病理學特點作出判斷,但各組之間、同組之間的病理進程、HRCT表現(xiàn)的程度又有所差別,考慮個體差異存在,但最終病程趨于肺間質的纖維化,并見特征性煤斑。

      盡管兔煤塵肺模型的建立時間周期與人類自然狀態(tài)下煤塵肺形成周期有明顯不同,但是,通過上述影像學表現(xiàn)及病理切片的顯示,兔煤塵肺模型各時段的進展過程及病理改變在HRCT上可觀察到、檢測出。證明了本實驗的可行性及可重復性,提供了一個反映人類慢性疾病的實用性模型。為系統(tǒng)研究煤工塵肺提供了一個實驗基礎。

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