結(jié)扎兔單側(cè)椎動脈后頸部血管血流代償性變化及臨床意義

劉 斌，賀永雄，賈連順，李昊昌，張永恒

椎動脈(vertebral artery，VA)在腦橋、延髓交界處匯合為基底動脈后與頸內(nèi)動脈(inernal carotid artery，ICA)形成大腦Willis 環(huán)，為腦后部包括枕部皮質(zhì)、腦干及內(nèi)耳迷路等結(jié)構(gòu)供血，占全腦供血量的11%。普遍理論認(rèn)為VA 病變會導(dǎo)致椎基底動脈供血不足(vertebrobasilar insufficiency，VBI)，也就是目前已知存在爭議的椎動脈型頸椎病(cervical spondylosis of vertebral artery insufficiency type，CSA)，很多臨床報道VA 的狹窄、變異、受壓或痙攣?zhàn)兗?xì)、硬化等均會導(dǎo)致CSA。很多醫(yī)師應(yīng)用磁共振血管造影(magnetic resonance angiography，MRA)、CT 血管造影(CTA，CT angiography)和彩色多普勒超聲(color doppler ultrasound，CDU)對臨床的患者進(jìn)行了大量的研究證明VA 和CSA 之間存在著必然的聯(lián)系。但國外目前很少有CSA 的報道。為明確VA 和VBI 的關(guān)系，一些學(xué)者利用動物實(shí)驗進(jìn)行了論證，利用的實(shí)驗動物有犬、兔、鼠等，檢查多通過數(shù)字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、MRA、CTA 等來從病理、分子水平進(jìn)行檢測。但目前尚未檢索到有利用CDU 來監(jiān)測結(jié)扎單側(cè)VA后對側(cè)VA 和其他頸部血管代償性血流變化的報道。DSA、MRA、CTA 等均為靜態(tài)的血管變化，唯有CDU 對血流變化敏感性高，而且屬無創(chuàng)的檢查方法。本研究利用CDU 來監(jiān)測結(jié)扎兔左側(cè)VA 后頸部血管代償性的血流變化來明確單側(cè)VA 斷流后機(jī)體是如何進(jìn)行代償?shù)模@種代償機(jī)制是否能夠完全滿足腦部供血需求，是否會對腦和脊髓組織產(chǎn)生病理上的缺血壞死改變。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗材料

1.1.1 實(shí)驗動物

清潔日本大耳兔，4.5～5 月齡，質(zhì)量2.0～2.5 kg。

1.1.2 手術(shù)相關(guān)

氯胺酮(江蘇恒瑞制藥廠)，氯丙嗪(天津藥業(yè)焦作制藥)，手術(shù)顯微外科器械，自制試驗臺。

1.1.3 主要儀器

CDU-日本進(jìn)口ALOKA(型號a10，7-10 兆赫茲探頭)，切片機(jī)-德國進(jìn)口LEICA(型號RM2235)，染色機(jī)-德國進(jìn)口LEICA(型號ST5020)，包埋機(jī)-德國進(jìn)口LEICA(型號LEICAEG1150H)，脫水機(jī)-德國進(jìn)口LEICA(型號RroliteE385)。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 實(shí)驗動物的準(zhǔn)備

大耳兔不分雌雄，隨機(jī)編號后分為2 組:實(shí)驗組16 只，為手術(shù)結(jié)扎左側(cè)VA 組;對照組8 只為假手術(shù)組，同樣行手術(shù)分離VA，但不結(jié)扎VA。用剪刀剪掉頸部長毛，然后用脫毛劑脫掉剩余短毛。

1.2.2 頸部血管CDU 檢查

24 只全部行頸部CDU，選3 個心動周期，測量雙側(cè)VA、頸總動脈(common carotid artery，CCA)、ICA 的vmax、vmin、平均流速(standard deviation，SD)、搏 動 指 數(shù)(pulsatility index，PI)、阻 力 指 數(shù)(resistance index，RI)和管徑(vascular diameter，VD)。然后取平均值并記錄。為記錄方便，下文各解剖學(xué)部位英文縮寫中分別以L 和R 代表左和右。16 只實(shí)驗兔行LVA 結(jié)扎，8 只行假手術(shù);24 只兔在手術(shù)后23 h 再次行頸部CDU 檢查檢測VA、CCA、ICA 管徑和流速變化。

1.2.3 VA 結(jié)扎

采用氯胺酮(25 mg/kg)，氯丙嗪(12.5 mg/kg)復(fù)合肌注麻醉，麻醉成功后將兔固定于特制手術(shù)臺上，常規(guī)消毒、鋪巾，暴露VA 的V1 段入椎間孔處，分離VA，行VA 結(jié)扎。取8 只作為空白對照，16 只行VA 結(jié)扎。然后逐層縫合。

1.2.4 兔腦組織病理檢查

術(shù)后24 h 取兔大腦、小腦、延髓及脊髓組織，福爾馬林固定，制作蠟塊及病理切片，顯微鏡下觀察有無缺血壞死表現(xiàn)。

1.3 統(tǒng)計分析

2 結(jié) 果

對所有實(shí)驗兔術(shù)前、術(shù)后頸部VA、CCA、ICA 各項指標(biāo)測量3 次取平均值記錄(見表1，2)。實(shí)驗組兔在結(jié)扎LVA 前、后RCCA 血流圖見圖1。兔小腦組織病理結(jié)構(gòu)可見清晰的3 層結(jié)構(gòu):分子層(molecular layer)、浦肯野細(xì)胞層、顆粒層，未見變性及壞死(見圖2)，手術(shù)組與對照組間未見明顯差異。

2.1 實(shí)驗組

實(shí)驗組兔LVA 結(jié)扎前各項指標(biāo)進(jìn)行配對t 檢驗，結(jié)果顯示:LVA 的vmax、vmin明顯高于RVA 差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01);SD 差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05);PI 及RI 左側(cè)明顯高于右側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01);VD 左側(cè)大于右側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。CCA 左側(cè)VD 大于右側(cè)，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，其他各指標(biāo)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。LICA、RICA 各指標(biāo)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。

實(shí)驗組兔結(jié)扎LVA 前、后各項指標(biāo)進(jìn)行配對t檢驗。結(jié)果顯示:結(jié)扎LVA 后RVA 的vmax、vmin和SD 均高于結(jié)扎前且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01);PI 差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05);RI 術(shù)后明顯高于術(shù)前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01);VD 術(shù)后大于術(shù)前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。結(jié)扎后RCCA 的vmax高于術(shù)前(P＜0.05);vmin差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)，但SD 顯著高于結(jié)扎前，差異且具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01);PI 差異顯著，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01);RI術(shù)后高于術(shù)前，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05);VD 差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。結(jié)扎后LCCA的vmax高于術(shù)前，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05);vmin差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05);SD顯著高于結(jié)扎前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05);PI 差異顯著，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01);RI、VD 差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。結(jié)扎后RICA的vmax、vmin均高于術(shù)前，有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05);但SD 差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05);其余各項差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。結(jié)扎后LICA 的PI 和RI 術(shù)后高于術(shù)前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05);其余各項差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。

表1 實(shí)驗組兔VA、CCA、ICA 在結(jié)扎LVA 前、后血流變化Tab.1 Blood flow changes of VA，CCA and ICA in experimental group rabbit before and after LVA ligation

表2 對照組兔VA、CCA、ICA 在結(jié)扎LVA 前、后血流變化Tab.2 Blood flow changes of VA，CCA，and ICA in control group rabbit before and after LVA ligation

圖1 實(shí)驗組兔在結(jié)扎LVA 前、后RCCA 血流圖Fig.1 Blood flow diagram of RCCA in experimental group before and after LVA ligation

圖2 兔小腦組織病理結(jié)構(gòu)示意圖(HE 染色)Fig.2 Structure diagram of rabbit cerebellum pathological (HE staining)

2.2 對照組

對照組手術(shù)前各項指標(biāo)進(jìn)行配對t 檢驗結(jié)果顯示:左右兩側(cè)vmax和vmin均存在顯著差異且具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)，LVA 的vmax、vmin明顯高于右側(cè);SD 差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05);PI 及RI 左側(cè)明顯高于右側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01);VD 左側(cè)大于右側(cè)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。

對照組VA、CCA、ICA 在結(jié)扎LVA 前、后血流變化結(jié)果顯示:在假手術(shù)前、后各項指標(biāo)進(jìn)行配對t檢驗，各項指標(biāo)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)。

3 討 論

3.1 兔腦缺血模型的建立

在實(shí)驗動物選擇方面，理論上講由于靈長類與人類種系發(fā)生上最相近，實(shí)驗結(jié)果也最適合用于臨床，因此采用猴等靈長類動物制作結(jié)扎VA 腦缺血模型是最理想的一種。但是，猴價格較貴，實(shí)驗費(fèi)用高，使研究工作受到一定的限制。也有研究者用犬來進(jìn)行實(shí)驗，犬的VA 相對粗大，實(shí)驗效果顯示明顯，但犬生性兇猛不易操控，價格也相對較高［1，2］，因此選擇一種體態(tài)適中，性情溫順，便于飼養(yǎng)和操控又能貼近人生理結(jié)構(gòu)的動物是本實(shí)驗的關(guān)鍵。資料研究表明，兔的腦血管結(jié)構(gòu)跟人腦結(jié)構(gòu)非常相似［3］，而且頭部相對較大，因而非常適宜制作腦缺血模型。正常情況下，兔等動物腦的血運(yùn)來源于VA 和ICA。實(shí)驗表明大部分兔在CCA 結(jié)扎后可以依靠Willis 環(huán)來代償腦血供［4］，但有少數(shù)動物耐受性較差，影響飲食或死亡，和臨床統(tǒng)計的患者單側(cè)或雙側(cè)VA 損傷后的表現(xiàn)基本一致。國內(nèi)有作者觀察發(fā)現(xiàn)兔結(jié)扎雙側(cè)VA 的4 h 后脊髓血供開始代償性恢復(fù)［5-6］。那么兔在結(jié)扎單側(cè)VA 后也應(yīng)有相應(yīng)的代償機(jī)制。因此，本實(shí)驗采用結(jié)扎兔單側(cè)VA 來觀察頸部血管的代償機(jī)制及結(jié)扎單側(cè)VA 后腦缺血的病理改變情況。這也符合臨床CSA 患者多為單側(cè)VA 病變的特點(diǎn)。本實(shí)驗術(shù)前兔頸部血管CDU 檢測結(jié)果顯示兔左側(cè)VA 管徑和流速均比右側(cè)大，結(jié)扎左側(cè)VA 缺血模型應(yīng)該比右側(cè)更明顯，因此本實(shí)驗采用單純結(jié)扎左側(cè)VA 進(jìn)行實(shí)驗。

關(guān)于實(shí)驗檢測的方法，目前大多數(shù)應(yīng)用MRA，DSA，CTA 等［1，5，7］。這些檢查手段往往反映的是血管的靜態(tài)圖像，難以顯示血流變化的狀態(tài)。而且本研究采用王勇等［7］的方法在預(yù)實(shí)驗利用64 排螺旋CT 行兔CTA 檢查時，VA 的V1 段可清晰重建顯示，但V2 段由于VA 管徑僅0.8 mm 左右，很難與椎管分離重建，因此CTA 檢查對此項實(shí)驗不適用。而CDU 具有可以實(shí)時檢測，直接觀察VA 血流變化，動態(tài)反映血流的特點(diǎn)。李士星等［8］用CDU 監(jiān)測頸椎病模型兔，當(dāng)一側(cè)椎動脈重度狹窄或閉塞時，對側(cè)將出現(xiàn)代償性血流增加。本實(shí)驗術(shù)后腦組織病理檢查的時間選擇在術(shù)后24 h，因為鄧天瓊等［6］研究缺血后脊髓病理改變，在結(jié)扎VA 后4 h、8 h、24 h 3 個時段，術(shù)后24 h 病理改變最明顯，頸髓的病理學(xué)表現(xiàn)為細(xì)胞腫脹明顯、高爾基器、線粒體空泡變。因此，本研究中單純選擇結(jié)扎術(shù)后24 h 作為檢查腦組織病理改變的時間，以減少實(shí)現(xiàn)動物的數(shù)量和工作量。以往的實(shí)驗均集中于腦部或脊髓單獨(dú)進(jìn)行檢查［4-7］，造成標(biāo)本浪費(fèi)，本實(shí)驗將實(shí)驗兔腦及脊髓全部取出進(jìn)行病理觀察，全面檢測腦和脊髓在結(jié)扎LVA 后的病理改變情況，未發(fā)現(xiàn)腦及脊髓組織有缺血、壞死表現(xiàn)。后期，筆者將進(jìn)一步對這些切片進(jìn)行免疫組織化學(xué)分析是否存在細(xì)胞凋亡等更微觀的變化。

3.2 VA 缺血與VBI

大量研究表明，由于VA 的變異或病變導(dǎo)致VA缺血時會引起引起臨床上以眩暈為主的一組癥候群，現(xiàn)在普遍認(rèn)為原因是VBI［9］。臨床上常診斷為CSA 或交感型頸椎病。對于CSA 的病因、發(fā)病機(jī)理、臨床表現(xiàn)、診斷和治療一直存在爭議［9-11］。就其發(fā)病機(jī)制早期一些學(xué)者認(rèn)為頸椎椎間盤后側(cè)方突出粘連并固定于椎動脈上，鉤椎關(guān)節(jié)骨質(zhì)增生刺激或壓迫，椎間盤退變使椎間隙和橫突間距縮小，導(dǎo)致椎動脈扭曲以及頸椎力學(xué)平衡失調(diào)機(jī)械性壓迫刺激是導(dǎo)致VBI 的主要原因。但目前許多臨床研究證明VA 周圍神經(jīng)叢受到激惹才是引發(fā)椎動脈供血不足的主要原因，交感因素是其發(fā)病的重要因素，由于頸椎不穩(wěn)刺激頸前的交感神經(jīng)，交感縮血管興奮導(dǎo)致的局部VA 收縮而引起的VBI，馮世慶等［11］通過尸體解剖發(fā)現(xiàn)交感神經(jīng)纖維廣泛分布人VA 外膜，并將VA 外膜剝離術(shù)運(yùn)用于臨床，將數(shù)字減影血管成像檢查血管狹窄超過18%的患者行VA 外膜剝離術(shù)，優(yōu)良率為93.18%。王麓山等［12］將CSA 中的神經(jīng)交感型行雙側(cè)VA 剝離，亦收到良好的效果。不管何種因素，都認(rèn)為最終導(dǎo)致VBI。臨床報道由于VA 損傷也可導(dǎo)致VBI，引起嚴(yán)重后果。因此，臨床醫(yī)生在手術(shù)中特別注意VA 的保護(hù)［13］。Wirbel等［14］總結(jié)了12 例雙側(cè)VA 損傷的病例，死亡6 例，殘疾4 例。Schellinger 等［15］報告外傷導(dǎo)致VA 夾層動脈瘤后2 例死于椎基底動脈梗塞。盡管治療VA損傷的方法較過去有了很大改進(jìn)，如栓塞、修補(bǔ)、結(jié)扎、介入等［16］，但術(shù)后仍經(jīng)常伴有動靜脈瘺，假性動脈瘤，遲發(fā)性再出血，血栓、栓塞形成，腦梗塞等并發(fā)癥，并遺留不同程度的神經(jīng)功能缺陷［17］。目前的大量動物實(shí)驗也支持這一觀點(diǎn)［1，8］，但何海龍等結(jié)扎犬雙側(cè)VA 并未表現(xiàn)出任何VBI 的癥狀［2］。蔣濤等［18］等報道臨床76 例外傷致單側(cè)VA 損傷的患者，僅14 例出現(xiàn)頭暈等輕度VBI 癥狀，說明VA 也有一定的代償機(jī)制。劉偉等［19］認(rèn)為一側(cè)VA 發(fā)育不良，對側(cè)VA 常代償性增粗、迂曲，一般不導(dǎo)致明顯的VBI，當(dāng)對側(cè)VA 因多種因素不能代償時，才會出現(xiàn)大腦后循環(huán)缺血癥狀。

本組實(shí)驗在結(jié)扎兔LVA 后RVA 的vmax、vmin、SD、RI 和VD 均高于結(jié)扎前;說明RVA 產(chǎn)生了明顯的代償性血流加速，管徑增粗。雙側(cè)CCA vmax、SD、PI、RI 也高于術(shù)前，說明CCA 也產(chǎn)生了代償性的血液流速增加。RICA 的vmax、vmin均高于術(shù)前，也產(chǎn)生了部分代償，同時在LVA 結(jié)扎24 h 后行腦組織病理學(xué)檢查，術(shù)前、術(shù)后左右兩側(cè)大腦、小腦、延髓、脊髓HE 染色未發(fā)現(xiàn)細(xì)胞變性、壞死表現(xiàn)。說明結(jié)扎兔單側(cè)VA 后，對側(cè)VA、雙側(cè)CCA 和右側(cè)ICA 會產(chǎn)生代償性血液流速加快，緩解了由于LVA 斷流后引起的VBI，而且代償機(jī)制有效，未產(chǎn)生由于VBI 所致的腦和脊髓的病理性損害。由于本組兔實(shí)驗尚不能評估手術(shù)后兔是否有眩暈的癥狀，但可以證明單純一側(cè)VA 的病變甚至斷裂，并不會引起病理性腦缺血改變。不能否認(rèn)CSA 這種疾病的存在，但是本實(shí)驗可以證實(shí)CSA 絕對不是單純由VA 缺血改變所致，必然還有其他的因素在同時作用。也提示臨床中單側(cè)VA 損傷也并不一定會引起災(zāi)難性的后果，只要做好止血，減少出血，進(jìn)行徹底結(jié)扎，防止遠(yuǎn)期并發(fā)癥的發(fā)生即可［20］。結(jié)扎單側(cè)VA 本身并不會造成腦缺血改變。但如果對側(cè)VA 同時存在病變就另當(dāng)別論了。

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