[实用新型]可示踪小分子化合物在脑内分布、代谢和清除的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可示踪小分子化合物在脑内分布、代谢和清除的测量装置，具体地说，涉及一种可示踪小分子化合物经脑组织间液导入被测对象脑部后，观察被导入的可示踪小分子化合物在脑组织间液中的分布、代谢和清除过程的装置。

背景技术

脑组织间液(“组织间液”，interstitial fluid，后简称ISF)是存在于经脑细胞外间隙(“细胞外间隙”，extracellular space，后简称ECS)中的液体。脑ISF和细胞外基质共同构成了脑细胞生存的微环境，它对保证脑细胞间电信号传导的稳定性、形成细胞与血液之间物质转运通道以及神经突触重塑发挥着关键作用。

目前，关于化合物经过脑组织间液在脑内的分布和代谢清除仍然是当今微循环研究领域中的难题。在目前关于脑ISF及其所在的间隙的测量方法中，常用的方法有离子导入(Real-time Iontophoresis，RTI)与压力引射法(Real-time pressure eiection，RTP)、放射性示踪法(Radioactive tracer method)和集成光学成像法(Integrative optical imaging，IOI)。

离子导入与压力引射法通过在脑内插入一个释放离子和一个接收离子的微电极，实时监测脑组织某一区域两点间的离子扩散情况，根据离子在该脑区ISF中的运动，描述出脑细胞周围间隙的结构特点。但离子导入与压力引射法只能测量某固定较小区域内(如60μm至100μm范围内)如钾、钙等某些特定离子的扩散。

放射性示踪法，是在脑组织内注射放射性物质，通过在不同时间点切取不同部位的脑片，进行放射性剂量检测，以获取物质的扩散数据。但放射性示踪法必须在每个测量时间点处死一只动物，且只适用于体积较大的脑(如狗脑、猴脑)。

集成光学成像法，则是将荧光物质导入脑内，在荧光显微镜和高分辨率CCD照相机的帮助下，实时记录荧光物质的荧光强度变化，来分析物质的扩散。但由于荧光的穿透力较弱，集成光学成像法只适用于监测距脑表面200μm区域内的荧光变化。

上述三种方法中，除集成光学成像法可在监测物质扩散的同时，提供脑浅表组织的图像外，其余两种方法都不能实现可视化的测量。并且，这些方法对脑ISF与脑ECS的生理参数，如流动速率、阻力、压力等方面均缺少有效测量手段。

磁共振成像(简称MRI)是近年来最常用的成像检测技术，用这种技术来观察人体或动物解剖结构与生理功能具有实时、活体、可视、无创的优势。MRI对比剂的使用，更加拓展了MRI成像的应用范围。

目前，MRI成像检查中主要应用两种对比剂：一种是以钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)为代表的T1阳性对比剂，另一种是以铁纳米微粒为代表的T2阴性对比剂。在MRI成像中，有些对比剂也可以作为一种生理性示踪剂，已有学者应用铁纳米微粒作为MRI示踪剂对脑ISF中代谢物的清除途径进行了初步研究，证实了注入脑内的铁纳米微粒经鼻粘膜处的淋巴最终进入颈部淋巴结清除出脑。

然而，研究结果也显示，由于纳米颗粒铁磁性对梯度磁场的干扰，图像产生变形，并导致了大面积的信号缺失，无法清楚显示对比剂在脑内的扩散范围。因此这种方法无法实现对脑ISF的准确观察和定量分析。

还有研究利用磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)进行脑ECS的测量。这是一种用于测量水及体内其它分子的表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)和组织各向异性分数(anisotropy fraction，FA)的磁共振成像技术。该方法是基于分子扩散变化导致组织磁共振成像的图像信号改变的原理，在某一方向上施加一个扩散敏感线性梯度场，若组织内部某一位置在此方向上的扩散明显，则采集到的磁共振信号强度降低，反之，信号强度增加。根据不同扩散敏感梯度下得到的不同MRI信号强度，可计算得到ADC值。通过施加六个以上不同方向上的扩散敏感梯度，还可获得扩散张量特征参数，如FA。当被测的分子完全处于ISF中时，不进入细胞内，也不发生血脑屏障的逆向转运。然而，临床常用的DWI，多选用水分子作为示踪分子，但水分子的扩散既发生在脑组织液中，也发生在细胞内的液体中。这使得计算所得的ADC值同时包括了这两部分的结果，从而无法准确描述ISF的性质。