三维解剖重建成像方法对比及其对咽弓动脉系统计算流体力学结果的影响

《Scientific Reports》：3D vascular quantitation with application to computational modeling: a pre-clinical light sheet microscopy, high resolution ultrasound, nano-computed tomography comparison study

　　

摘要

在三维空间中进行生物学研究并获得定量测量结果正变得越来越必要。并非所有三维重建的效果都相同，尤其是在以解剖模型作为力学计算基础（即计算建模）时更是如此。在此，我们以鸡胚中迂曲且结构极为复杂的咽弓动脉系统作为测试平台，将两种新兴成像方式的三维解剖重建结果——四维超声（4DUS）和光片荧光显微镜（LSFM）——与我们此前的纳米计算机断层扫描（nanoCT）队列数据进行了比较。我们重点指出了各成像方式在形态学图像采集方面的差异及其对后续计算流体力学结果的影响。总体而言，LSFM能够准确地获取小型且快速变化的血管形态的定量体积测量结果，而4DUS则会系统性地放大细小的迂曲血管。基于图像的形态差异导致了计算所得的力的大小以及与血管角度和迂曲度相关的流动模式出现显著变化。这证实了LSFM可作为比较性临床前血管定量成像工具，并提示4DUS在针对小型非心腔血管的应用方面仍需进行充分的三维解剖学验证。