脊髓损伤病理演化及其弱激光治疗机制的光谱病理学研究

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1、：１０６９７分类号：０４３３学校代码：２０１５２０５７１密级：公开学号Ａ．ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＩ？：ｔ字位论文ＭＡ’ＳＴＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＯＮＩ脊髓损伤病理演化及其弱激光治疗机制的光谱病理学研究学科名称：光学工程贺庆丽教授作者：龚宇泽指导老师：王爽副教授西北大学学位评定委员会二〇一八年六月StudyonthePathologicalFactorsduringSpinalCordInjuryanditsLow-level-laserTreat

2、mentbyUsingConfocalRamanSpectralImagingMethodAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinOpticalEngineeringByGongYuzeSupervisor:HeQingliProfessorWangShuangAssociateProfessorJune2018摘要摘要显微共聚焦拉曼光谱成像技术（ConfocalRamanMicroscopy

3、Imaging，CRMI）是一种谱图结合的检测分析方法，具有较高空间分辨率和灵敏度，并且无需对样品进行提前制备和处理。通过对光谱以及图像的分析可以得到样品生化组分与空间分布信息，因而在生物、医学、考古等领域具有重要应用价值。在实验工作中，通过CRMI分析了正常脊髓的生化结构，描述了脊髓损伤（SpinalCordInjury，SCI）的病理变化特征，同时还对弱激光治疗（Low-levelLaserTherapy，LLLT）脊髓损伤的机制进行了探究。本文首先对脊髓的生理特征和造成脊髓损伤的原因进行了阐述，并简要说明了拉曼光谱和CRMI的原理以及后

4、期用到的数据处理方法。而在实验中，为了评估CRMI在脊髓组织病理方面的应用能力，首先使用人体正常脊髓切片来进行光谱的采集和扫描，获得了灰质腹角位置附近的灰白质光谱以及不同成分的二维分布图像，揭示了灰质与白质的组分差异，并与已有的脊髓组织学结论相符合。在验证了CRMI的可行性与可靠性之后，为了后期研究大鼠的脊髓损伤模型，首先需要对正常大鼠脊髓组织的生化特征进行测量和分析。实验在进行单光谱测量和拉曼图像重构的同时还结合了多变量分析方法（如K均值聚类分析）对组织结构进行分类和可视化处理，并结合生化成分的分布模式以及组织形态学基础对脊髓的生理特征进行

5、分析和讨论，确立了正常大鼠脊髓组织的特征光谱与分子组成间的准确联系。在大鼠SCI和LLLT机制的研究工作中，通过CRMI对大鼠损伤脊髓组织切片的测量，识别了组织中损伤旁区、胶质瘢痕、空洞和未受损的白质区域，并发现了髓鞘脱失和硫酸软骨素（ChondroitinSulfateProteoglycans，CSPGs）聚集等病理学现象。同时辅以多变量和统计学分析方法，对脊髓损伤和治疗过程中的CSPGs、脂质和磷脂酸等物质的变化进行了详细的描述，从而证实了光与组织相互作用可以抑制CSPGs的表达，促进轴突萌芽和再生，进而降低空洞和胶质瘢痕面积的病理学变

6、化特征。我们的研究工作在利用CRMI实现了脊髓损伤区病理变化分析的前提条件下，进一步阐述了弱激光作用于脊髓损伤的病理学机制，为后期临床研究工作提供了理论依据和技术支持。关键词：显微共聚焦拉曼光谱成像，脊髓损伤，弱激光治疗，单变量及多变量分析IABSTRACTABSTRACTConfocalRamanmicroscopyimaging(CRMI)isakindofdetectionandanalysismethodcombiningmicroimagingandRamanspectroscopy,whichhastheadvantagesofs

7、patialresolution,measuringsensitivityandnondestructiveexamination.Accordingtothespectralandimageanalysis,thedetailedbiochemicalcomponentsandspatialdistributioncanbeobtainedeasily,makingCRMIhavethesignificantapplicationinbiology,archaeologyandotheraspects.Inthiswork,thebioch

8、emicalstructureofhealthyspinalcord,pathologicalchangesofspinalcordinjury(SCI)aswel