磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(DCE-MRI)檢測(cè)易損性動(dòng)脈粥樣硬化斑塊應(yīng)用價(jià)值實(shí)驗(yàn)研究

曲曉峰,楊海山,劉書峰,劉亞潔,王乃玉

(1.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院放射科,吉林長(zhǎng)春130033;2.大連醫(yī)科大學(xué)附屬二院a.放射科,b.病理科)

動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂是引起急性心腦血管意外的主要病因,因此對(duì)于早期檢出易損性動(dòng)脈粥樣硬化斑塊對(duì)于預(yù)防心腦血管意外的發(fā)生具有重要的意義。病理研究表明:斑塊的易損性與斑塊的成分密切相關(guān),而不是與管腔的狹窄程度有關(guān),動(dòng)脈粥樣硬化斑塊易損性與斑塊內(nèi)新生微血管與斑塊的炎癥反應(yīng)密切相關(guān)[1-2]。本研究通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)探討磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描(Dynamic Contrast Enhanced MRI DCE-MRI)參數(shù)與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)新生微血管與炎性反應(yīng)相關(guān)性,通過(guò)量化的指標(biāo)評(píng)價(jià)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)新生微血管量與炎性反應(yīng)程度,從而評(píng)價(jià)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊易損性。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物模型制作

成年新西蘭雄性大白兔20只,體重2.5-3.5 kg,高脂喂養(yǎng)(200 g飼料2.5%膽固醇15%蛋黃粉10%豬大油)[3]自由飲水,高脂喂養(yǎng)4周后實(shí)施球囊拉傷損傷主動(dòng)脈內(nèi)膜,麻醉后腹股溝區(qū)備皮及消毒,切開(kāi)長(zhǎng)約3 cm切口;確認(rèn)股動(dòng)脈后,采用Seldinger技術(shù)穿刺插入導(dǎo)絲導(dǎo)管,將4F球囊擴(kuò)張導(dǎo)管插入至腹主動(dòng)脈約心臟下方水平2 cm處,球囊內(nèi)充入生理鹽水,感覺(jué)有阻力后緩慢拉出約10-1 5 cm,拉出的速度約為10 cm/s,反復(fù)3次[4];取出球囊壓迫止血后,縫合切口。術(shù)后肌肉注射慶大霉素3天,預(yù)防感染。于第4、8周各對(duì)1只實(shí)驗(yàn)兔進(jìn)行MR掃描,觀察血管壁情況,調(diào)整飼料內(nèi)膽固醇含量或進(jìn)行2次動(dòng)脈內(nèi)膜損傷。

1.2 影像學(xué)檢查方法

美國(guó)GE Signa CV/i 1.5T磁共振掃描儀,掃描前8H禁食,仰臥體位,使用表面線圈。MR多序列掃描采用FSE序列T1WI T2WI抑脂序列,質(zhì)子密度加權(quán)像其中重復(fù)時(shí)間與回波時(shí)間(TR/TE)分別為T1WI:200/4.2 ms;FSE T2WI:4 000/86 ms;PDW:2 000/20 ms;FOV:20CM;矩陣 256×160;收集信號(hào)次數(shù)(NEX):2.多期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描采用T1WI FSPGR序列,重復(fù)時(shí)間與回波時(shí)間(TR/TE)分別為175/4.2 ms矩陣256×128;連續(xù)掃描12個(gè)時(shí)相,每個(gè)時(shí)相間隔約為1 min,造影劑為德國(guó)先靈公司產(chǎn)馬根維顯(0.5 mmol/kg),經(jīng)耳緣靜脈團(tuán)注,注射速度為1 mL/s。

1.3 病理學(xué)檢查

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物采用經(jīng)耳緣靜脈注射過(guò)量的3%戊巴比妥鈉處死實(shí)驗(yàn)兔,解剖尸體,取出自主動(dòng)脈根部至髂總動(dòng)脈分叉處的主動(dòng)脈,按其相應(yīng)解剖標(biāo)志,取掃描范圍內(nèi)血管。生理鹽水沖洗干凈后,10%福爾馬林浸泡固定,24H后組織制片,使用HE染色觀察血管的形態(tài)及動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形態(tài)。免疫組化方法使用CD31染色,標(biāo)記動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)新生微血管內(nèi)皮細(xì)胞,使用CD68染色,標(biāo)記動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)巨噬細(xì)胞,以血管內(nèi)皮細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)棕黃色顆粒且著色強(qiáng)度高于背景染色者判定為陽(yáng)性。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)兔損傷腹主動(dòng)脈內(nèi)膜后高脂喂養(yǎng)第16-20周行磁共振FSE序列T1WI、T2WI抑脂序列掃描及MR動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描,掃描范圍從髂總動(dòng)脈分叉處至膈肌水平,掃描結(jié)束后處死實(shí)驗(yàn)兔,取出掃描范圍內(nèi)病變血管,制成組織片后使用HE染色,免疫組化方法使用CD31染色標(biāo)記動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)新生微血管,使用Image-Pro Plus專業(yè)圖像分析軟件分析免疫組化圖像。計(jì)數(shù)3個(gè)不重疊區(qū)域中每個(gè)視野內(nèi)的新生微血管內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)和陰性細(xì)胞數(shù)(個(gè)/400倍視野),取均值作為動(dòng)脈粥樣硬化斑塊平均新生微血管內(nèi)皮細(xì)胞數(shù),計(jì)算CD31、CD68染色陽(yáng)性細(xì)胞百分率,結(jié)果用±s表示。MR圖像使用 GE ADW4.0工作站進(jìn)行圖像分析,繪制時(shí)間信號(hào)強(qiáng)度曲線。計(jì)算動(dòng)脈粥樣硬化斑塊時(shí)間—信號(hào)強(qiáng)度曲線首過(guò)時(shí)相斜率S及斑塊峰值信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)化后120 s信號(hào)強(qiáng)度下降率Soutflow,計(jì)算方法為:S=(SIF—SI0)×100%/(SI0×Δ t)Soutflow=(SImax—SImax+120s)×100%/SImax(SIF為首過(guò)時(shí)相信號(hào)強(qiáng)度,SI0為動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描起始信號(hào)強(qiáng)度,Δ t為首過(guò)時(shí)相間隔時(shí)間,SImax為峰值信號(hào)強(qiáng)度,SImax+120s為峰值信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)化后120 s信號(hào)強(qiáng)度。)

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

動(dòng)脈粥樣硬化斑塊時(shí)間—信號(hào)強(qiáng)度曲線斑塊峰值信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)化后120 s信號(hào)強(qiáng)度下降率Soutflow與斑塊內(nèi)新生微血管(CD31免疫組化表達(dá))、斑塊內(nèi)炎性反應(yīng)(巨噬細(xì)胞CD68免疫組化表達(dá))相關(guān)性分析,r值分別為0.469(P＜0.01)、0.415(P＜0.05),CD68計(jì)數(shù)與CD31計(jì)數(shù)相關(guān)性分析,r值為0.480(P＜0.01)。首過(guò)時(shí)相斜率S與CD68、CD31計(jì)數(shù)相關(guān)性分析,r值分別為0.452(P＜0.05)、0.479(P＜0.01)。CD68計(jì)數(shù)與CD3計(jì)數(shù)相關(guān)性分析,r值為0.480(P＜0.01)

20只實(shí)驗(yàn)兔共檢測(cè)30處強(qiáng)化動(dòng)脈粥樣硬化斑塊,增強(qiáng)掃描均可見(jiàn)強(qiáng)化。使用GE ADW4.0工作站測(cè)定斑塊信號(hào)強(qiáng)度,繪制時(shí)間—信號(hào)強(qiáng)度曲線。測(cè)定斑塊時(shí)間—信號(hào)強(qiáng)度曲線首過(guò)時(shí)相斜率S(4.15±1.13)及斑塊峰值信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)化后120 s信號(hào)強(qiáng)度下降率Soutflow(30.88±9.33)使用Image-Pro Plus專業(yè)圖像分析軟件分析免疫組化圖像,計(jì)算CD31染色陽(yáng)性細(xì)胞百分率(36.65±13.96)%。CD68染色陽(yáng)性細(xì)胞百分率(45.47±11.41)%。見(jiàn)圖1-4。

3 討論

最新研究表明:動(dòng)脈粥樣硬化斑塊易損性、斑塊內(nèi)新生微血管與斑塊的炎癥反應(yīng)密切相關(guān)[1、2]。斑塊內(nèi)新生微血管與斑塊內(nèi)的炎癥反應(yīng)可以作為斑塊易損性的標(biāo)志[3]。

圖1 DCE-MRI增強(qiáng)掃描動(dòng)脈粥樣硬化斑塊可見(jiàn)明顯強(qiáng)化(白色箭頭)

圖2 相對(duì)應(yīng)層面病理切片HE染色顯示動(dòng)脈粥樣硬化斑塊

圖3 CD31免疫組化染色標(biāo)記新生血管內(nèi)皮細(xì)胞(棕色為陽(yáng)性表達(dá)區(qū)域)

圖4 CD68免疫組化染色標(biāo)記新生血管內(nèi)皮細(xì)胞(棕色為陽(yáng)性表達(dá)區(qū)域)

斑塊的強(qiáng)化程度與斑塊內(nèi)新生微血管、斑塊的血管滲透性和排泄動(dòng)力學(xué)、血管外細(xì)胞外的容積和斑塊內(nèi)多種成分有關(guān)。斑塊炎性過(guò)程可以引起細(xì)胞外容積的增加和細(xì)胞內(nèi)皮的通透性,造影劑可以快速的進(jìn)入斑塊細(xì)胞外的空間,動(dòng)脈粥樣硬化斑塊可以出現(xiàn)強(qiáng)化[4、5]。處于活動(dòng)期的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊新生微血管數(shù)目多,斑塊內(nèi)的炎性反應(yīng)水平高,造影劑容易擴(kuò)散至斑塊細(xì)胞外空間。因此,動(dòng)脈粥樣硬化斑塊強(qiáng)化與斑塊內(nèi)新生微血管的數(shù)目和斑塊的炎癥反應(yīng)程度密切相關(guān)。首過(guò)時(shí)相斜率S反應(yīng)造影劑早期流入斑塊的情況,Soutflow反應(yīng)斑塊達(dá)到峰值強(qiáng)化后造影劑流出情況,本研究表明:動(dòng)脈粥樣硬化斑塊時(shí)間—信號(hào)強(qiáng)度曲線首過(guò)時(shí)相斜率S與斑塊內(nèi)新生微血管CD31計(jì)數(shù)、斑塊內(nèi)炎性反應(yīng)CD68計(jì)數(shù)具有明顯相關(guān)性(R=0.479,P＜0.01、R=0.452,P＜0.05),斑塊峰值信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)化后120 s信號(hào)強(qiáng)度下降率Soutflow與斑塊內(nèi)新生微血管CD31計(jì)數(shù)、斑塊內(nèi)炎性反應(yīng)CD68計(jì)數(shù)具有明顯相關(guān)性(R=0.415,P＜0.05、R=0.469,P＜0.01)。通過(guò)對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊時(shí)間—信號(hào)強(qiáng)度曲線量化指標(biāo)S與Soutflow測(cè)定反應(yīng)斑塊內(nèi)新生微血管數(shù)目與炎癥反應(yīng)程度,S與Soutflow越大,斑塊的炎癥反應(yīng)明顯、新生微血管量多,表明斑塊處于活動(dòng)期,具有易損性。易損性動(dòng)脈粥樣硬化斑塊新生微血管數(shù)目多、炎癥反應(yīng)明顯,反之,S與Soutflow較小表明斑塊的炎癥性反應(yīng)和新生微血管數(shù)目少,發(fā)生斑塊破裂的可能性較小。因此可以通過(guò)量化指標(biāo)S與Soutflow檢測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的易損性。

本研究通過(guò)對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊時(shí)間—信號(hào)強(qiáng)度曲線參數(shù)Soutflow與S的測(cè)定,能夠較為全面的評(píng)價(jià)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)造影劑排泄動(dòng)力學(xué)改變,對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的新生微血管數(shù)目、斑塊內(nèi)的炎性反應(yīng)水平進(jìn)行半定量測(cè)定,為臨床早期發(fā)現(xiàn)和干預(yù)治療易損性動(dòng)脈粥樣硬化斑塊提供可靠的影像學(xué)依據(jù),能夠有效的預(yù)防心腦血管意外的發(fā)生。

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