磁共振成像評價兔早期動脈粥樣硬化斑塊的表現(xiàn)與病理學(xué)的相關(guān)性

王恩雨　王　穎　錢姿樺　余日勝

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院放射科，浙江　杭州　310009)

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磁共振成像評價兔早期動脈粥樣硬化斑塊的表現(xiàn)與病理學(xué)的相關(guān)性

王恩雨1王穎錢姿樺余日勝

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院放射科，浙江杭州310009)

〔摘要〕目的探討磁共振成像(MRI)在識別兔動脈粥樣硬化斑塊中的診斷價值。 方法16只新西蘭白兔，隨機(jī)設(shè)置模型組8只，正常組8只，在建模后1、2、3、4個月分別行高分辨MRI。通過測量腹主動脈管壁厚度和面積、管腔面積、管壁信號增強(qiáng)程度等指標(biāo)，觀察腹主動脈壁的重構(gòu)過程，并對模型最終的斑塊成分進(jìn)行MRI和組織病理結(jié)果對照研究。 結(jié)果MRI顯示，模型組腹主動脈管壁厚度和面積逐漸增加，且與同期正常組相比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；模型組腹主動脈管腔進(jìn)行性擴(kuò)張，管壁強(qiáng)化程度較對照組增加明顯，但演變過程不明顯。另外，MRI對兔腹主動脈脂質(zhì)斑塊及纖維斑塊的檢出率與病理學(xué)對比無統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。結(jié)論高分辨MRI可以無創(chuàng)性地觀察動脈粥樣硬化動物模型腹主動脈管壁重構(gòu)的演變過程，有助于對動脈硬化斑塊的預(yù)后和藥物干預(yù)進(jìn)行探索。

〔關(guān)鍵詞〕磁共振成像；動脈粥樣硬化；斑塊

1臺州市腫瘤醫(yī)院放射科

第一作者：王恩雨(1977-)，男，碩士，副主任醫(yī)師，主要從事胸腹部影像診斷研究。

動脈粥樣硬化斑塊是最常見的威脅人類健康的心血管系統(tǒng)疾病，不穩(wěn)定斑塊脫落是急性心腦血管事件的首要發(fā)病原因。近年來，急性心腦血管事件的發(fā)病年齡越來越早，有年輕化趨勢。針對急性心腦血管事件的研究認(rèn)為其機(jī)制有多種，其主要是由動脈粥樣硬化斑塊不斷增大影響所致，有效減緩甚至逆轉(zhuǎn)動脈粥樣硬化斑塊成為研究的熱點(diǎn)〔1〕。目前血管造影是診斷動脈粥樣硬化的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其僅能了解管腔大小，而不能反映管壁及其周圍情況，因此，尋找安全無創(chuàng)的早期診斷方法成為急需解決的問題。超聲對于檢測條件要求較為嚴(yán)格，易受干擾〔2〕。MRI被認(rèn)為是對于軟組織的檢測具有安全、無創(chuàng)等多種優(yōu)點(diǎn)，但是否其檢測更加有效仍未確定。本研究探討MRI對于動脈粥樣硬化檢測意義。

1材料與方法

1.1實驗動物與造模方法選擇健康普通級新西蘭雄性大耳白兔16只，2個月齡,體質(zhì)量2.0～2.2 kg，所有動物購于浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院實驗動物中心，實驗前飼養(yǎng)于恒濕、恒濕及12 h光/暗周期的隔離柜中，保持恒定濕度40%～50%及恒定溫度24～26℃，適應(yīng)性飼養(yǎng)1 w。將16只兔隨機(jī)分為兩組：正常組8只，模型組8只。模型組采用體積分?jǐn)?shù)3%戊巴比妥鈉耳緣靜脈麻醉實驗兔，逐層打開并充分游離右側(cè)股動脈，采用3.5F 球囊導(dǎo)管經(jīng)右股動脈插入腹主動脈深約20 cm，反復(fù)3次,充分止血后，再逐層縫合。術(shù)后予以青霉素 80 萬單位注射3 d，高脂飲食(0.5%膽固醇+6%純花生油+93.5%基礎(chǔ)飼料)喂養(yǎng)。正常組采用體積分?jǐn)?shù)3%戊巴比妥鈉耳緣靜脈麻醉實驗兔，逐層打開并充分游離右側(cè)股動脈，不做任何處理后再逐層縫合。術(shù)后青霉素 80 萬單位注射3 d，維持供給基礎(chǔ)飼料。兩組均自由攝水，術(shù)后飼養(yǎng)4個月后即可建立動脈粥樣硬化模型。任何引起動物的意外死亡，均另選動物進(jìn)行補(bǔ)充實驗。

1.2標(biāo)本采集及處理造模后每1個月，分別隨機(jī)選取各組2只大耳白兔，兔耳緣靜脈取血2 ml，靜置離心后取上清液，-20℃低溫保存。集中行血脂檢測，分析并測定總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)。予以3%戊巴比妥鈉耳緣靜脈注射，麻醉后取俯臥位，進(jìn)行MRI檢查，所有MRI檢查均使用 Philips 1.5T MRI 掃描儀進(jìn)行掃描，采用表面大柔線圈固定標(biāo)本，采用TSE序列進(jìn)行定位，掃描序列為T1WI、T2WI、PDWI、3D-TOF。成像參數(shù)為T1WI：TR 6 ms，TE 10 ms；T2WI：TR 6 ms，TE 60 ms；PDWI：TR 6 ms，TE 20 ms；FOV：13 cm×13 cm，矩陣256×256，掃描層厚2 mm，層間距為0 mm，掃描范圍從膈頂至腹主動脈分叉處，激勵次數(shù)均為2。由兩位資深影像學(xué)醫(yī)師在未知臨床資料及病理結(jié)果的條件下判斷MRI表現(xiàn)特點(diǎn)。進(jìn)行影像學(xué)檢查后所有動物處死,取出各組兔被球囊損傷過的腹主動脈(自心臟下方至腹主動脈分叉處)，10%甲醛固定，采用投影格子計數(shù)法分別計算每條主動脈內(nèi)膜總面積，根據(jù)蘇丹Ⅲ陽性的脂質(zhì)條紋及隆起的纖維斑，計算脂質(zhì)條紋及纖維斑所占內(nèi)膜面積百分比。其余血管做橫斷切片，組織染色采用HE 染色,由兩位資深的病理學(xué)專家在未知臨床分組資料的條件下判斷主動脈的病理特點(diǎn)。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件包進(jìn)行t檢驗，方差分析及χ2檢驗。

2結(jié)果

2.1血脂的變化正常組兔4個月內(nèi)的外周血中TC、TG、HDL-C和LDL-C變化不大，比較穩(wěn)定，差異不明顯(P>0.05)。與正常組比較，高脂喂食模型組兔外周血中TC、TG和LDL-C水平明顯升高，HDL-C明顯降低(P<0.05)，隨著模型建立時間的延長TC、TG和LDL-C水平逐漸升高，HDL-C逐漸降低(P<0.05)。見表1。

表1　各組兔外周血清TC、TG、HDL-C、LDL-C的水平

與正常組比較：1)P<0.05；與同組1個月比較：2)P<0.05

2.2病理標(biāo)本的觀察組織大體觀察正常組動物主動脈血管柔軟，內(nèi)膜光滑有彈性,血管壁薄,無明顯增厚。模型組動物主動脈血管僵硬增厚，見多個黃白色脂紋、條紋狀隆起斑塊附著于管壁。經(jīng)蘇丹Ⅲ染色可見模型組多個與正常血管分界明顯的早期動脈粥樣脂紋斑塊，隨著模型建立時間的延長脂質(zhì)條紋面積和纖維斑面積占主動脈內(nèi)膜總面積逐漸升高(P<0.05)。見表2。大體標(biāo)本經(jīng)甲醛溶液固定包埋及HE染色后，鏡下觀察正常組內(nèi)皮細(xì)胞完整，中層平滑肌細(xì)胞排列整齊,層次清楚，均未見明顯異常。模型組管壁不完整，內(nèi)皮細(xì)胞局灶性脫落,平滑肌細(xì)胞增生明顯，有明顯斑塊形成，斑塊內(nèi)見多簇泡沫細(xì)胞。

2.3MRI表現(xiàn)MRI檢查正常組動物主動脈血管T1WI、T2WI 和 PDWI圖像上均表現(xiàn)為管壁光整，均無明顯異常信號影。模型組于造模1個月后可見主動脈血管T1WI、T2WI 和 PDWI圖像上呈現(xiàn)均勻高信號影，纖維帽在 T2WI 呈為高信號，于 PDWI、T1W 則呈中等信號，脂質(zhì)斑塊在 T1WI、T2WI 和 PDWI 呈高信號，隨著模型建立時間的延長血管周圍的高信號強(qiáng)度逐漸降低，范圍逐漸集中，邊緣逐漸清晰,呈半月形或呈新月形，有斑塊的圖像數(shù)逐漸增多，T1WI、T2WI 和 PDWI圖像上呈現(xiàn)等略高信號。見表2。

2.4MRI與病理檢查對照分析MRI檢出斑塊圖像與病理檢出斑塊的對稱性相關(guān)檢驗見表3。可見MRI與病理切片能夠很好地吻合,具有較高的一致性。早期的脂質(zhì)斑塊在T1WI、T2WI和 PDWI圖像上呈相對等高信號影,易被檢出，與病理學(xué)檢查對應(yīng)性良好。早期的纖維斑塊的在 T2WI 呈為高信號，于 PD-WI、T1WI則呈中等信號，與病理學(xué)檢查對應(yīng)性良好。MRI能有效地評價動脈粥樣斑塊的形成及其成分確定(OR=0.854<1，P<0.05)。

表2　模型兔動脈病理異常變化及

與前一時間點(diǎn)比較：1)P<0.05；與正常組比較：2)P<0.05

表3　MRI與病理檢測斑塊比較(n,層數(shù))

3討論

我國心腦血管疾病的發(fā)病率逐漸升高，其中動脈粥樣硬化引起的缺血性腦血管病已經(jīng)成為致殘及死亡的主要因素之一〔3〕。動脈粥樣硬化是一種發(fā)生在含有平滑肌的大、中動脈的疾病，其病理變化主要累及體循環(huán)系統(tǒng)的大、中型動脈，以內(nèi)皮功能障礙、血管炎以及脂質(zhì)、膽固醇、鈣和細(xì)胞碎片等成分沉積于血管內(nèi)膜為特征，使其管壁增厚，失去彈性而狹窄，隨著疾病的發(fā)展，導(dǎo)致粥樣斑塊形成、血管重塑、急性和慢性血管腔阻塞、血流異常和靶器官供氧減少。最終導(dǎo)致腦卒中、心肌梗死、甚至猝死而危及患者的生命。因此通過相關(guān)檢查了解并觀察動脈粥樣硬化的程度，并對斑塊的穩(wěn)定性進(jìn)行安全評估具有重要意義,也是近年來我國心腦血管疾病研究的重要課題之一。動脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，目前“損傷后反應(yīng)學(xué)說”最被廣泛接受：內(nèi)皮細(xì)胞損傷引起血管炎癥，繼而發(fā)生泡沫細(xì)胞形成和纖維增殖反應(yīng)。其病理演變過程分為脂紋的形成、纖維斑塊、粥樣斑塊、復(fù)合性病變多個階段。其主要成分包括結(jié)締組織、膽固醇結(jié)晶、膽固醇脂、磷脂及平滑肌細(xì)胞等〔4〕。多年的研究認(rèn)為早期斑塊的形成包括高膽固醇水平促使，單核細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞黏附于內(nèi)皮組織，遷徙至內(nèi)皮下間隙,逐漸發(fā)展成為泡沫細(xì)胞，而后逐漸積聚形成脂紋、斑塊，脂質(zhì)條紋又逐漸進(jìn)展為纖維斑塊,并進(jìn)一步促進(jìn)炎性反應(yīng)過程，再進(jìn)一步促進(jìn)平滑肌細(xì)胞從中膜遷徙至內(nèi)皮下,促成粥樣硬化斑塊的進(jìn)展〔5〕，這也是本研究建立動脈粥樣硬化模型的理論基礎(chǔ)。本研究顯示經(jīng)高脂喂食后兔外周血中TC、TG和LDL-C水平明顯升高，HDL-C明顯降低，隨著模型建立時間的延長TC、TG和LDL-C水平逐漸升高，HDL-C逐漸降低，鏡下檢查經(jīng)高脂喂食后兔主動脈血管僵硬增厚，見多個黃白色脂紋、條紋狀隆起斑塊附著于管壁，隨著模型建立時間的延長脂質(zhì)條紋面積和纖維斑面積占主動脈內(nèi)膜總面積逐漸升高，兔早期動脈粥樣硬化斑塊模型建立成功。

本研究采用高分辨力MRI觀察動脈粥樣硬化特點(diǎn),不同組織具有不同的T1 和 T2 值，認(rèn)為纖維帽在 T2WI 呈為高信號，于 PDWI、T1W 則呈中等信號，脂質(zhì)斑塊在 T1WI、T2WI 和 PDWI 呈高信號，隨著模型建立時間的延長血管周圍的高信號強(qiáng)度逐漸降低，范圍逐漸集中，邊緣逐漸清晰,結(jié)合病理表現(xiàn)來觀察、分析其不同成分的 MRI表現(xiàn)認(rèn)為MRI檢測纖維斑塊和脂質(zhì)斑塊的結(jié)果與病理結(jié)果具有較高的一致性。但有研究認(rèn)為動脈粥樣斑塊邊緣的纖維鞘在 T2WI 上有高、低兩種信號，其主要跟斑塊成分、斑塊含水量及炎性細(xì)胞浸潤有密切的關(guān)系〔6～8〕。其中高信號與彈性蛋白、糖蛋白、含水量和炎性細(xì)胞浸潤呈正相關(guān)性，其中低信號與硬化的纖維組織呈正相關(guān)性，但其對于鈣化的檢測敏感度較低,因此當(dāng)斑塊的核心部分出血或鈣化也將降低T2 信號。目前也有研究認(rèn)為脂質(zhì)核心越大、纖維鞘越薄或和炎性細(xì)胞明顯浸潤均能降低斑塊的穩(wěn)定性，而斑塊的穩(wěn)定與否與未來心血管事件的發(fā)生密切相關(guān)。由于MRI在檢測動脈粥樣硬化斑塊時不僅能有效發(fā)現(xiàn)斑塊的位置和大小，且與病理檢查結(jié)果相似〔9〕。而且還能有效分析斑塊的性質(zhì)(包括脂質(zhì)核心、纖維鞘、鈣化以及動脈中膜)、判斷其是否穩(wěn)定(斑塊內(nèi)出血和血栓形成)，這對于深入研究動脈粥樣硬化演變以及臨床藥物干預(yù)具有非常重要的價值，從而越來越受到人們的關(guān)注〔10〕。

本實驗研究表明，MRI檢測血管動脈粥樣硬化不僅可媲美病理學(xué)檢測，而且可有效觀察血管管壁狀態(tài)性質(zhì)及其與周緣的關(guān)系。這對于動脈硬化斑塊的檢查及治療分析提供了有效的檢測手段，但在實施過程中同樣發(fā)現(xiàn)MRI檢查時間較長，表面線圈也有待改善，但相信MRI會成為無創(chuàng)性檢測動脈粥樣斑塊較為安全、有效的手段之一。

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〔2015-05-17修回〕

(編輯苑云杰/曹夢園)

通訊作者：余日勝(1964-)，男，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，主要從事腹部影像臨床與基礎(chǔ)研究。

〔中圖分類號〕R361+2

〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202(2015)22-6347-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2015.22.013