分次栓塞腦血管致犬腦循環(huán)自體重建的實驗研究

鄒 璨，田 洪，宋 川，張玉波，周虎傳，臧巧利，范汝雄，劉 磊

血管重建是目前腦血管病研究的重點課題，也是治療缺血性腦血管病的根本方法。血管重建包括人工血管重建(支架植入、血管內(nèi)膜剝脫及搭橋)和血管生成。血管生成包括動脈生成和血管新生，前者指原有的血管增粗、增長，側(cè)枝循環(huán)形成，后者指血管芽生，長出新的血管及毛細血管網(wǎng)。

臨床及實驗研究發(fā)現(xiàn)腦血管慢性閉塞過程中，腦血流下降時，可見腦血管擴張、側(cè)枝循環(huán)開放、腦血管生成［1，2］，提示腦循環(huán)可以自體重建。但是腦循環(huán)自體重建的規(guī)律和程度不明確。本研究建立腦循環(huán)儲備下降動物模型，探討分次栓塞腦血管分支對犬腦循環(huán)的影響，觀察當腦血流下降至失代償期，機體重建有效的側(cè)枝循環(huán)所需要的時間過程，以及腦循環(huán)自體重建修復腦血流儲備的時間跨度。為缺血性腦血管疾病治療性血管生成提供實驗依據(jù)及治療的時間窗。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

18 只成年雜種犬，2～4 周歲，體重15～21 kg，由第三軍醫(yī)大學野戰(zhàn)外科研究所動物室提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 介入下栓塞血管 肌肉注射速眠新(由氟哌啶醇、保定寧、雙氫埃托啡等藥物制成的復方制劑，第三軍醫(yī)大學野戰(zhàn)外科研究所動物室提供)0.1 ml/kg 將犬麻醉，右側(cè)經(jīng)皮股動脈穿刺，置入4F 鞘管，插入4F 造影管選擇性腦血管造影(導管、導絲、鞘管購自Cordis 公司)。將導絲前端柔軟部剪成4 mm 小段，同時或分次栓塞犬左右側(cè)椎動脈、左右側(cè)頸內(nèi)動脈，建立急、慢性腦循環(huán)儲備下降動物模型。

1.2.2 實驗動物分組 A 組:正常對照組(n=3)B 組:每隔1 w 依次栓塞左、右側(cè)椎動脈、左、右側(cè)頸內(nèi)動脈(n=5)C 組:每隔2 w 依次栓塞左、右側(cè)椎動脈、左、右側(cè)頸內(nèi)動脈(n=5)D 組:同時栓塞兩側(cè)椎動脈和兩側(cè)頸內(nèi)動脈(n=5)

1.2.3 采用MRI 灌注成像檢測每次栓塞后犬腦血流量(CBF)的變化 采用GE Horizontal 1.5T MR 掃描儀對犬頭部進行平掃，先行無對比劑注射PWI 參數(shù)掃描，然后用同一PWI 方案進行灌注成像。層厚6 mm，共8 層。矩陣128×128，視野(FOV)為16 cm×16 cm，成像序列為梯度回波-平面回波成像(GRE-EPI)，TR=1500 ms，TE=50 ms。每層面獲取4 幅基本圖像后用高壓注射器經(jīng)股靜脈團注對比劑釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)，劑量為0.2 ml/kg，注射速度3 ml/s，緊接著以同樣速率注射20 ml 生理鹽水。每層面共采集40 幅圖像，成像時間101s。圖像處理:在所得的各灌注圖上分別測量顱腦中心3 cm×3 cm 區(qū)域的血流量，進行定量、半定量分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

1.2.4 采用DSA 觀察每次栓塞后腦血管再生及側(cè)枝循環(huán)建立情況

1.2.5 采用MRI 或CT 觀察每次栓塞后犬腦組織影像學改變

1.2.6 利用整體行為分類法(OPC)評定每次栓塞后犬神經(jīng)功能損傷程度 根據(jù)動物的精神狀態(tài)和運動情況分為:1 級，正常(能正常站立和行走);2 級，中度神經(jīng)功能障礙(能坐立，但不能站立和行走);3 級，重度神經(jīng)功能障礙(昏睡，對疼痛刺激有反應);4 級，昏迷(疼痛刺激沒反應，出現(xiàn)病理反射);5 級，死亡。

1.2.7 統(tǒng)計學分析 運用SPSS 13.0 統(tǒng)計軟件包建立數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計分析方法選擇成組設計資料兩樣本均數(shù)比較的t 檢驗，以P＜0.05視為有統(tǒng)計學差異。

2 結(jié)果

2.1 分次栓塞犬腦血管對CBF 的影響

A、B、C 3 組動物栓塞前CBF 無顯著性差異。B、C 兩組動物栓塞1 根血管后CBF 均無明顯變化(見圖1②)，該時相點兩組之間比較CBF 亦無明顯差異;兩組動物栓塞2 根血管后CBF 均明顯下降(見圖1③)，B 組CBF 下降程度較C 組更為顯著;再次栓塞第3 根血管時CBF 下降幅度較小，B、C 兩組比較仍有明顯的統(tǒng)計意義，但C 組CBF 下降無統(tǒng)計意義(見圖1④);當栓塞至第4 根血管時，CBF 無明顯下降(見圖1⑤);分次或一次性栓塞4 根血管后，B、C 組CBF 明顯高于D 組，說明分次栓塞腦血管時，犬腦CBF 下降程度顯著降低(見表1、圖2)。

8 w 時，A、B、C 3 組動物CBF 已無明顯差異(見表2、圖3)。

表1 正常對照組與實驗各組分次栓塞犬腦血管后CBF 比較(ml/100 mg)

表2 8 w 時A、B、C 3 組犬腦血管CBF 比較(ml/100 mg)

2.2 分次栓塞對犬腦血管再生及側(cè)枝循環(huán)的影響

(1)同時栓塞兩側(cè)椎動脈及兩側(cè)頸內(nèi)動脈，DSA顯示犬腦血管側(cè)枝循環(huán)開放，未見新生血管形成。(2)依次栓塞左、右側(cè)椎動脈，DSA 顯示B、C 組頸總動脈與腦底動脈側(cè)枝循環(huán)開放，頸內(nèi)動脈擴張，未見新生血管形成(見圖4①，圖5①)。(3)再依次栓塞左、右側(cè)頸內(nèi)動脈，DSA 顯示B、C 組均有新生血管形成，C 組更為明顯(見圖4⑥⑦，圖5④⑤)。(4)2 m 后復查B、C 組DSA，兩組顱內(nèi)血管均明顯增粗、增多，顱外個別小動脈與顱內(nèi)血管形成吻合支(見圖4⑧⑨，圖5⑥⑦)。

2.3 犬腦影像學改變

(1)同時栓塞雙側(cè)椎動脈、雙側(cè)頸內(nèi)動脈后，MRI 可見多發(fā)性梗死灶或(和)大面積腦梗死(見圖6)。(2)依次栓塞雙側(cè)椎動脈、一側(cè)頸內(nèi)動脈后，B組腦CT 顯示個別動物呈現(xiàn)基底節(jié)區(qū)梗死(見圖7)，C 組未見明顯梗死灶。(3)依次栓塞雙側(cè)椎動脈、雙側(cè)頸內(nèi)動脈后，B、C 兩組均未見新的梗死灶。

2.4 神經(jīng)功能評估結(jié)果

(1)D 組栓塞4 根血管后，所有動物均在術(shù)后2.5 h～8 h 之內(nèi)死亡(5 級)，均未從麻醉中蘇醒。(2)B 組栓塞3 根血管后，均發(fā)生中度神經(jīng)功能障礙(2級)，除1 只犬殘留神經(jīng)功能缺損外，其余4 只犬均在24～48 h 恢復正常;栓塞4 根血管后，再次發(fā)生中度神經(jīng)功能障礙(2 級)，均在24～48 h 恢復。(3)C組栓塞4 根血管后，所有動物均未發(fā)生神經(jīng)功能障礙(1 級)，可以正常站立和行走。

圖1 C 組MRI 灌注成像顯示CBF 的變化情況

圖2 正常對照組與實驗各組分次栓塞犬腦血管后CBF 比較

圖3 8 w 時A、B、C 3 組犬腦血管CBF 比較

圖4 B 組犬腦血管再生及側(cè)枝循環(huán)情況

圖5 C 組犬腦血管再生及側(cè)枝循環(huán)情況

圖6 D 組栓塞4 根血管后MRI 檢查

圖7 B 組栓塞3 根血管后頭部CT 檢查

3 討論

犬與人類的腦血管具有共性，均由4 條主要動脈供應大腦的血流，即左右頸內(nèi)動脈及左右椎動脈。研究顯示，犬的腦體積和血管直徑變異較小，在一定范圍內(nèi)與體重沒有明顯的相關(guān)性，適合用于建立腦血管疾病的動物模型［3］。

本研究結(jié)果表明，同時栓塞犬腦血管4 根主要供血動脈時，CBF 急劇下降，雖有側(cè)枝循環(huán)的開放，但仍低于腦循環(huán)及代謝儲備閾值，腦組織發(fā)生大面積梗死，所有動物均在2.5～8 h 內(nèi)死亡。栓塞一側(cè)椎動脈，CBF 下降不明顯，當栓塞另一側(cè)椎動脈時，腦血流明顯下降，B、C 兩組動物DSA 均顯示頸內(nèi)動脈擴張，頸總動脈至腦底動脈側(cè)枝循環(huán)開放，動物無神經(jīng)功能障礙，表明側(cè)枝循環(huán)的開放足以維持腦代謝穩(wěn)定，腦血流處于代償期。

在分次栓塞雙側(cè)椎動脈后，再次栓塞一側(cè)頸內(nèi)動脈，B、C 組CBF 均再次減少。B 組更顯著，CT 顯示除1 只動物發(fā)生腦梗死外，其余均未發(fā)現(xiàn)明顯梗死灶，DSA 顯示有新生血管的生成，所有動物均出現(xiàn)一過性神經(jīng)功能障礙，類似短暫性腦缺血發(fā)作，推測此時出現(xiàn)腦循環(huán)儲備失代償性低灌注，雖有新生血管的生成，但不足以代償?shù)凸嘧?。而C 組CBF 下降較B 組為輕，未出現(xiàn)神經(jīng)功能缺損，影像學也無明顯改變，DSA 顯示腦血管增生較B 組更明顯，說明此時新生血管的形成使腦循環(huán)儲備維持在代償期。有研究表明，剪切力的變化可以促使肌性動脈生成［4］。在動脈閉塞情況下，原有閉合的側(cè)枝循環(huán)網(wǎng)由于剪切力增加而開放并重塑，管徑擴大，形成側(cè)枝交通，為閉塞血管起到自身搭橋作用，為缺血區(qū)提供血供［5］。

在分次栓塞雙側(cè)椎動脈、一側(cè)頸內(nèi)動脈后，再次栓塞另一側(cè)頸內(nèi)動脈，B、C 組CBF 下降均不明顯，腦影像學均未顯示新發(fā)梗死病灶，DSA 可見新生腦血管的數(shù)量進一步增多、增粗，C 組更顯著，說明繼續(xù)栓塞腦血管時，新建側(cè)枝循環(huán)可維持腦循環(huán)儲備，處于代償期，從而避免動物腦組織發(fā)生不可逆性細胞死亡。

導致B、C 兩組動物出現(xiàn)不同臨床表現(xiàn)、不同影像學改變的影響因素是分次栓塞血管的時間間隔，B組每隔1 w 栓塞1 根血管，當栓塞第3 根血管時，出現(xiàn)腦循環(huán)儲備失代償性低灌注，所有動物均出現(xiàn)中度神經(jīng)功能障礙;C 組每隔2 w 栓塞1 根血管，直至栓塞4 根血管，所有動物均未出現(xiàn)神經(jīng)功能障礙，影像學未見梗死病灶，DSA 顯示大量的新生血管生成，說明當腦循環(huán)儲備下降至失代償時，至少需要2 w才能建立充分有效的側(cè)枝循環(huán)來緩沖CBF 下降，避免腦組織缺血缺氧性損傷。

實驗8 w，B、C 兩組動物再次復查DSA 及CBF，結(jié)果表明兩組CBF 均恢復至接近正常值，DSA 顯示兩組顱內(nèi)血管均明顯增粗、增多，顱外個別小動脈與顱內(nèi)血管形成吻合支，提示分次栓塞4 根犬腦主要供血動脈，至少需要8 w 才能完成腦循環(huán)重建，恢復腦血流儲備。

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