三维显微技术揭示人类深筋膜微结构：光学投影断层扫描、数字光片显微镜与磁共振显微成像的跨模态研究

这篇开创性研究首次系统比较了光学投影断层扫描（OPT）、数字光片显微镜（DLS）和9.4T磁共振显微成像（MRM）在人类深筋膜三维微结构表征中的应用。研究通过多模态成像技术揭示了筋膜 lata（FL）与胸腰筋膜（TLF）的三层超微结构特征：胶原致密的中间层（厚度FL 210.5–258.7μm，TLF 302.3–343.6μm）及其力学适应性差异，为筋膜相关疾病机制研究和组织工程支架设计提供了关键形态学基准。

　　

ABSTRACT
传统组织学方法难以揭示筋膜复杂的三维微结构与疾病关系。本研究创新性地采用光学投影断层扫描（OPT）、数字光片显微镜（DLS）和9.4T磁共振显微成像（MRM）对4例捐赠者的筋膜 lata（FL）和胸腰筋膜（TLF）进行三维表征。DLS展现最高分辨率，但所有技术均证实两种筋膜存在三层结构：被疏松结缔组织薄层包绕的胶原致密中间层。FL中间层较薄（210.5–258.7μm）且胶原纵向排列，TLF中间层更厚（302.3–343.6μm）含斜向与纵向纤维。FL浅层（128.8–161.5μm）厚于TLF（84.65–123.10μm），深层厚度也存在差异（FL 54.3–73.8μm vs TLF 44.78–70.30μm）。层厚测量在技术间无显著差异，证实三维显微技术量化筋膜细胞外基质结构的可行性。

1 Introduction
筋膜系统作为贯穿全身的纤维结缔网络，根据组织学特征分为浅层、深层/肌肉、内脏和神经筋膜。深层筋膜作为致密胶原鞘，在力传导、伤口愈合和疼痛感知中发挥关键作用。尽管筋膜基质机械特性与代谢性疾病、自身免疫病并发症相关，但其微解剖特征仍知之甚少。现有研究对深筋膜结构存在争议：有学者描述为平行无弹性胶原纤维束，另有研究认为是交织胶原束。传统二维组织学技术因样本处理易产生皱褶、收缩等伪影，且无法准确量化结构各向异性等参数。本研究首次整合OPT、DLS和MRM三种三维显微技术，选择力学需求迥异的FL（承受肢体纵向应力）和TLF（应对躯干多向力）进行对比研究。

2 Methods
研究获斯洛文尼亚国家医学伦理委员会批准（许可号0120–536/2019/4），采用4例男性捐赠者（平均69岁）的FL和TLF样本。组织经液氮速冻后，分别进行：

• 组织学分析：10μm纵切片经HE、VVG和Gomori三色染色，Nikon Eclipse 80i显微镜观察
• OPT/DLS采集：4%多聚甲醛固定后BABB透明化，OPT使用405nm自发光捕获400张投影，DLS采用Leica Stellaris显微镜1.6×照明物镜
• MRM成像：9.4T超导磁体配合3D自旋回波序列（体素35×35×140μm³，TE 4.2ms，TR 2500ms）
  图像分析通过FIJI和Ellipse软件完成，采用网格立体学方法量化各层体积分数，正交图像栈测量线性厚度。

3 Results
3.1 组织学观察
两种筋膜均显示三层架构：浅层含多向胶原纤维与弹性纤维（VVG染色显示）；FL中间层为纵向平行胶原束，TLF中间层则分纵向与斜向两个亚层；深层类似浅层但神经血管较少。Gomori三色染色证实I型胶原为主要纤维成分。

3.2 三维显微特征
DLS分辨率最优但存在透明化导致的收缩伪影，MRM无伪影且通过质子密度加权区分组织成分。三维重建显示：

• FL中间层：纵向密集胶原束（厚度OPT 241.3±12.1μm，DLS 258.7±15.4μm）
• TLF中间层：斜向与纵向双纤维层（MRM测量343.6±18.2μm）
  体积分数分析显示TLF中间层占比显著高于FL（p<0.0001），FL浅层体积分数更大（p<0.0031）。

4 Discussion
本研究首次通过多模态三维成像揭示：

1. 深筋膜普遍存在"三明治"结构，中间层胶原排列方式反映力学适应：FL纵向束适应肢体拉伸，TLF斜向纤维应对多向应力
2. 技术比较显示DLS适合纤维级解析，MRM提供无伪影整体架构，OPT平衡分辨率与成像效率
3. 组织学测量偏差警示二维切片可能低估浅层体积分数达15%
   这些发现为筋膜生物力学模型提供了微结构基础，特别提示TLF中间层双纤维排列可能是其脊柱稳定功能的结构基础。未来需结合有限元分析验证纤维取向的力学意义，并开发活体成像技术转化应用。

5 Conclusion
OPT、DLS和MRM三维显微技术成功量化人类深筋膜微结构异质性，确立FL与TLF的层状特征差异。该框架为研究筋膜病理重塑（如纤维化）和组织工程支架设计提供了新标准，未来可拓展至疾病模型与再生医学应用。