超聲介導(dǎo)下球囊拉傷對(duì)兔腹主動(dòng)脈管徑擴(kuò)張和新生內(nèi)膜增生的影響

何 雨,王 輝,梅 麗，2,鄭娟娟,金春香*

(1.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春130033; 2.吉林大學(xué)第一臨床醫(yī)院)

超聲介導(dǎo)下球囊拉傷對(duì)兔腹主動(dòng)脈管徑擴(kuò)張和新生內(nèi)膜增生的影響

何 雨1,王 輝1,梅 麗1，2,鄭娟娟1,金春香1*

(1.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春130033; 2.吉林大學(xué)第一臨床醫(yī)院)

目的評(píng)價(jià)超聲介導(dǎo)下球囊拉傷時(shí)不同充盈壓力對(duì)主動(dòng)脈管徑擴(kuò)張和新生內(nèi)膜增生的影響。方法超聲測(cè)量新西蘭大白兔腹主動(dòng)脈特定靶節(jié)段的初始管徑，選擇15只管徑相近的兔子在超聲監(jiān)測(cè)下行球囊拉傷術(shù)，并根據(jù)球囊充盈壓力不同，隨機(jī)分為三組，充盈壓分別為1個(gè)大氣壓(atm)，5atm和10atm，超聲記錄手術(shù)前、后不同組別血管內(nèi)徑的變化。術(shù)后2周猝死動(dòng)物，觀察新生內(nèi)膜增生情況。結(jié)果當(dāng)球囊位于兔腹主動(dòng)脈靶節(jié)段并以1atm充盈時(shí)，球囊在所有兔子中均充分?jǐn)U張，貼合管壁，無血流信號(hào)通過。當(dāng)以不同充盈壓拉傷血管后，每組動(dòng)脈管腔均顯著擴(kuò)張(P<0.05)，但三組的管徑擴(kuò)張率相似；1atm組的動(dòng)脈新生內(nèi)膜面積比和周長(zhǎng)比明顯小于其他兩組(P<0.05)，但最大新生內(nèi)膜厚度比隨充盈壓增加明顯增大，各組間均存在顯著差異(P<0.05)。結(jié)論在球囊充分?jǐn)U張前提下，不同充盈壓引起管徑擴(kuò)張程度相似，但較小充盈壓引起較輕的新生內(nèi)膜增生。

超聲介導(dǎo); 球囊拉傷;充盈壓；管徑；新生內(nèi)膜

(ChinJLabDiagn,2017,21:1418)

隨著血管內(nèi)介入技術(shù)日趨成熟和廣泛普及，經(jīng)皮腔內(nèi)血管成形術(shù)已經(jīng)成為冠狀動(dòng)脈疾病和周圍動(dòng)脈疾病的一線治療方法[1,2]。血管內(nèi)介入治療對(duì)血管壁產(chǎn)生機(jī)械牽拉，由此引起的生物學(xué)反應(yīng)是導(dǎo)致再狹窄的一個(gè)因素[3]。這種機(jī)械牽拉可累及血管壁全層，繼發(fā)組織炎性損傷和增殖反應(yīng)，導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞增生、新生內(nèi)膜形成和管腔面積縮小[4]。血管介入治療過程中，在保證管腔充分?jǐn)U張的基礎(chǔ)上減輕對(duì)血管壁的機(jī)械牽拉損傷，可以作為除支架、藥物和/或局部放療以外的又一種防控再狹窄的策略。

目前，經(jīng)皮血管重建主要是球囊擴(kuò)張后安放支架，整個(gè)過程在X線引導(dǎo)下完成(血管造影)，時(shí)常伴有血管內(nèi)超聲的參與。血管內(nèi)超聲主要用來判斷斑塊性質(zhì)和大小，評(píng)價(jià)支架安放情況[5-7]，很少用來導(dǎo)引和監(jiān)控球囊導(dǎo)管的走向[8]。在血管造影中，客觀上動(dòng)脈管徑測(cè)量是借助造影機(jī)器內(nèi)置的鉛尺及測(cè)量軟件來實(shí)現(xiàn)，眾所周知，準(zhǔn)確測(cè)量血管內(nèi)徑不僅指導(dǎo)球囊大小的選擇，而且也是判斷血管內(nèi)支架或彈簧圈尺寸的參考[9]。據(jù)我們所知，與血管內(nèi)超聲不同，傳統(tǒng)的超聲顯像幾乎沒有被用于球囊擴(kuò)張監(jiān)測(cè)過程中。然而，依據(jù)彩色多普勒血流顯像的原理，彩色多普勒血流信號(hào)的變化有可能協(xié)助判斷球囊大小與動(dòng)脈管腔之間的關(guān)系。綜上，本研究的目的旨在通過彩色多普勒血流信號(hào)的變化評(píng)價(jià)球囊損傷過程中，不同充盈壓力對(duì)動(dòng)脈管徑擴(kuò)張和新生內(nèi)膜增生的影響。

1 材料和方法

1.1材料該研究經(jīng)過吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院動(dòng)物醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。超聲測(cè)量兔腹主動(dòng)脈特定靶節(jié)段的管腔內(nèi)徑，選出內(nèi)徑基本一致的15只新西蘭大白兔(體重2.3-2.6 kg)，雌雄不限，將其單個(gè)飼養(yǎng)于標(biāo)準(zhǔn)兔籠中，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，所有兔子可以自由攝取水和食物。

1.2超聲介導(dǎo)的球囊拉傷術(shù)

1.2.1球囊拉傷術(shù) 根據(jù)球囊拉傷時(shí)的充盈壓力不同，將所有兔子隨機(jī)分為三組，每組5只，充盈壓力分別為1個(gè)大氣壓(atm)，5atm和10atm。靜脈給予戊巴比妥鈉(30 mg/kg)誘導(dǎo)麻醉后，將5-Fr MaverickOR PTCA球囊導(dǎo)管(3.5 mm×12 mm,Boston scientific,USA)從兔右側(cè)股動(dòng)脈插入，并向上延伸至左腎動(dòng)脈水平，然后分別用不同的充盈壓力(1atm，5atm，10atm)擴(kuò)張球囊，接著將球囊輕輕回拉至腹主動(dòng)脈分叉水平，重復(fù)三次，每次間隔30秒。

1.2.2超聲監(jiān)測(cè) 在術(shù)前、術(shù)中及術(shù)后分別用高頻超聲診斷儀(探頭7.5-MHz，MyLab One,Esaote Europe B.V.; MyLab 90,Esaote S.p,A.-Italia)掃查兔腹主動(dòng)脈。為了保持觀察的一致性，我們選取腎動(dòng)脈水平下方的腹主動(dòng)脈第2、3分支間節(jié)段作為觀察的特定靶節(jié)段，以利于不同組別之間新生內(nèi)膜增生的比較。超聲全程同步監(jiān)測(cè)球囊的導(dǎo)入和擴(kuò)張。球囊擴(kuò)張過程中，用彩色多普勒血流顯像記錄血流充盈情況的變化，評(píng)價(jià)球囊擴(kuò)張的程度。以靶節(jié)段內(nèi)血流信號(hào)剛剛完全消失的瞬間認(rèn)定球囊達(dá)到充分?jǐn)U張且不伴有動(dòng)脈壁的過度牽張，記錄此時(shí)的充盈壓力，接著繼續(xù)增加充盈壓力至相應(yīng)組別的壓力水平。在球囊拉傷術(shù)前、后分別測(cè)量靶節(jié)段舒張末期(以同步心電圖上R波頂點(diǎn)標(biāo)記為舒張末期)內(nèi)徑，并計(jì)算管徑的擴(kuò)張率，擴(kuò)張率定義為(術(shù)后內(nèi)徑-術(shù)前內(nèi)徑)/術(shù)前內(nèi)徑。

1.3組織學(xué)觀察各組兔子均于球囊拉傷術(shù)后2周猝死，分離靶節(jié)段進(jìn)行HE染色(切片厚度4 μm)觀察新生內(nèi)膜增生情況。觀察者對(duì)分組情況毫不知情。參考以往報(bào)道[10]，為了排除管腔大小變異的干擾，應(yīng)用新生內(nèi)膜面積比、周長(zhǎng)比和最大新生內(nèi)膜厚度比進(jìn)行形態(tài)學(xué)評(píng)估。新生內(nèi)膜面積比定義為內(nèi)彈力層環(huán)繞面積與管腔面積之差占整個(gè)血管橫截面積的比例；新生內(nèi)膜周長(zhǎng)比則為新生內(nèi)膜周長(zhǎng)占整個(gè)血管周長(zhǎng)的比例；最大新生內(nèi)膜厚度比為斑塊厚度與對(duì)應(yīng)血管壁厚度的比值。所有數(shù)據(jù)應(yīng)用Image Pro Plus 6.0(Media Cybernetics,Silver Spring,MD,USA)分析。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1超聲介導(dǎo)的球囊拉傷

當(dāng)球囊導(dǎo)管導(dǎo)入兔腹主動(dòng)脈時(shí)，二維超聲顯示其呈強(qiáng)回聲(圖1A、1B)；彩色多普勒超聲顯示彩色血流信號(hào)環(huán)繞在球囊導(dǎo)管周圍(圖1C、1D)。當(dāng)球囊定位于靶節(jié)段上緣并給予1atm時(shí)，球囊擴(kuò)張，囊壁逐漸貼于腹主動(dòng)脈管壁(圖1E、1F)。彩色多普勒超聲顯示隨著球囊接近靶節(jié)段水平，球囊周邊血流信號(hào)逐漸消失，至靶節(jié)段主動(dòng)脈，管腔內(nèi)未見血流信號(hào)(圖1G、1H)，表明球囊已充分?jǐn)U張達(dá)到血管管腔大小。在本實(shí)驗(yàn)中，球囊在各組兔子靶節(jié)段達(dá)到充分?jǐn)U張的充盈壓均為1atm。

2.2不同充盈壓對(duì)主動(dòng)脈靶節(jié)段管徑擴(kuò)張的影響

球囊拉傷術(shù)前、后，三組兔腹主動(dòng)脈靶節(jié)段管徑分別從2.72±0.06 mm,2.73±0.07 mm,2.73±0.11 mm增加到2.97±0.13 mm,2.98±0.12 mm,2.99±0.13 mm，術(shù)前、后三組間管徑均無明顯差異(P>0.05)。每組動(dòng)脈管腔內(nèi)徑在球囊拉傷術(shù)后均明顯增加(P<0.05)。然而，術(shù)前、后動(dòng)脈管徑的擴(kuò)張率在三組之間沒有明顯差異(P>0.05)(表1，圖2)。

2.3不同充盈壓對(duì)主動(dòng)脈靶節(jié)段新生內(nèi)膜增生的影響

1atm組新生內(nèi)膜面積比和周長(zhǎng)比均明顯小于其他兩組(P<0.05)。5atm組和10atm組的新生內(nèi)膜面積比和周長(zhǎng)比均無明顯差異(P>0.05)。但是，最大新生內(nèi)膜厚度比隨著充盈壓增加而逐漸增大，在各組之間有明顯差異(P<0.05)(表1，圖3)。

表1 不同球囊充盈壓對(duì)主動(dòng)脈靶節(jié)段的影響

與其他兩組相比：*P<0.05.

A，B：球囊未充盈時(shí)長(zhǎng)軸呈強(qiáng)回聲線樣結(jié)構(gòu)(長(zhǎng)箭頭)，短軸呈強(qiáng)回聲圓點(diǎn)狀(長(zhǎng)箭頭)；C，D：球囊未充盈時(shí)彩色多普勒血流顯像血流圍繞球囊周圍；E，F(xiàn)：球囊擴(kuò)張后，球囊遠(yuǎn)段囊壁緊貼靶節(jié)段主動(dòng)脈壁(長(zhǎng)箭頭)，球囊尖端則漂浮在靶節(jié)段近端(短箭頭)；G，H：球囊擴(kuò)張后，彩色多普勒血流顯像示隨著球囊接近靶節(jié)段水平，球囊周邊血流信號(hào)(短箭頭)逐漸消失，至靶節(jié)段主動(dòng)脈，管腔內(nèi)未見血流信號(hào)(長(zhǎng)箭頭).

圖1超聲實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)球囊在腹主動(dòng)脈(含部分靶節(jié)段及其近端)擴(kuò)張(A,C,E,G為長(zhǎng)軸觀，B,D,F,H為短軸觀，長(zhǎng)軸觀中圖左側(cè)為主動(dòng)脈近心段)

A,B：超聲顯示球囊拉傷術(shù)前、后管徑的變化；C,D：球囊拉傷術(shù)前、后三組的動(dòng)脈管徑；E：球囊拉傷術(shù)前、后各組的動(dòng)脈管徑變化；F：球囊拉傷術(shù)前、后三組動(dòng)脈管徑的擴(kuò)張率.

圖2不同充盈壓對(duì)主動(dòng)脈靶節(jié)段管徑擴(kuò)張的影響

1,2,3分別代表1atm，5atm和10atm組HE染色；A：×4，標(biāo)尺：200 μm；B：×20，標(biāo)尺：50 μm；(箭頭指向內(nèi)彈力層)；C：新生內(nèi)膜面積比的比較；D：新生內(nèi)膜周長(zhǎng)比的比較；E：最大新生內(nèi)膜厚度比的比較.

圖3不同充盈壓對(duì)主動(dòng)脈靶節(jié)段新生內(nèi)膜增生的影響

3 討論

目前，經(jīng)皮腔內(nèi)血管成形術(shù)已經(jīng)成為動(dòng)脈閉塞性疾病治療中的主流血管重建技術(shù)。然而，成功的血管介入術(shù)后數(shù)月出現(xiàn)的再狹窄作為一個(gè)后續(xù)的主要問題，困擾相當(dāng)一部分患者[1]。不論是支架置入還是球囊成形，都不能切除動(dòng)脈壁上的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，反而是將斑塊擠壓進(jìn)下面的血管壁上[11]。這種被“擠壓”或“牽拉”的血管壁易于斷裂或撕裂，導(dǎo)致附加的動(dòng)脈機(jī)械損傷，成為觸發(fā)再狹窄的一個(gè)因素。由于機(jī)械損傷引起的炎癥和繼發(fā)的動(dòng)脈增殖反應(yīng)導(dǎo)致新生內(nèi)膜增生[4,12]。因此，血管介入過程中對(duì)動(dòng)脈壁造成的機(jī)械損傷在新生內(nèi)膜增生和再狹窄形成中起重要的作用。在血管成形術(shù)中，如能找到機(jī)械牽拉和血管擴(kuò)張之間的平衡點(diǎn)，或能減輕機(jī)械損傷。

實(shí)際上，要做到球囊充分、適當(dāng)?shù)臄U(kuò)張血管，既保證術(shù)后充足的血流通過又使對(duì)動(dòng)脈管壁的牽拉損傷最小是很難的，所以在球囊成形術(shù)中，選擇適當(dāng)尺寸的球囊非常重要。很多介入醫(yī)生傾向于通過主觀目測(cè)的方法判斷[9]，但是目前公認(rèn)在血管內(nèi)介入治療中，借助鉛尺客觀測(cè)量血管內(nèi)徑是決定球囊大小更為可靠的方式。而且，客觀測(cè)量也是臨床試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性和合理性的前提條件[13,14]。然而，有報(bào)道認(rèn)為這種借助造影機(jī)器內(nèi)置鉛尺測(cè)量的方法也會(huì)低估血管大小，導(dǎo)致球囊尺寸選擇出現(xiàn)偏差[9]。在本研究中，與傳統(tǒng)的X線下指導(dǎo)血管介入操作不同，我們借助彩色多普勒超聲引導(dǎo)，在血流信號(hào)消失的即刻確認(rèn)球囊充分?jǐn)U張，此時(shí)既阻斷了血流又避免不必要的過度牽拉血管。結(jié)果顯示1atm是滿足球囊在靶節(jié)段充分?jǐn)U張的最小充盈壓，這也是我們?cè)谇蚰依瓊Ｐ偷牟煌M別充盈壓中，選擇最小為1atm的原因。在實(shí)際操作中，如果將1atm充盈的球囊放在靶節(jié)段水平以上，位于腎動(dòng)脈水平下方的腹主動(dòng)脈第1個(gè)分支位置，可以看到明顯的血流信號(hào)環(huán)繞周圍。因此使球囊充分?jǐn)U張的充盈壓與球囊所在血管節(jié)段的內(nèi)徑密切相關(guān)，彩色多普勒超聲通過血流動(dòng)力學(xué)的變化，指導(dǎo)選擇與靶節(jié)段內(nèi)徑相匹配的球囊大小及充盈壓。

為了排除各組基線數(shù)據(jù)的干擾，方便比較，我們選擇初始腹主動(dòng)脈靶節(jié)段內(nèi)徑無顯著差異的動(dòng)物和同一大小的球囊，從而保證相近的球囊/動(dòng)脈比。球囊拉傷術(shù)后，各組動(dòng)脈靶節(jié)段內(nèi)徑均明顯增加，且擴(kuò)張率沒有明顯差異，表明術(shù)后血管內(nèi)徑擴(kuò)張程度與球囊充盈壓大小無關(guān)。這與一些學(xué)者提出的充盈壓越高管徑擴(kuò)張?jiān)酱蟮挠^點(diǎn)并不一致[15]。分析原因可能與實(shí)驗(yàn)對(duì)象及操作方法的差異，血管彈性狀態(tài)，或者充盈壓的高低有關(guān)。然而，新生內(nèi)膜增生程度則基本與充盈壓高低存在一定相關(guān)性，1atm組新生內(nèi)膜面積比和周長(zhǎng)比均明顯低于其他兩組，三組中最大新生內(nèi)膜厚度比隨充盈壓增加明顯增大，三組間存在明顯差異，與既往研究認(rèn)為的球囊拉傷術(shù)后引發(fā)的新生內(nèi)膜增生程度與球囊充盈壓大小成正比基本相符[16,17]。只是在5atm組和10atm組之間，新生內(nèi)膜面積比和周長(zhǎng)比沒有明顯差異，這一方面與本研究中樣本量相對(duì)較小有關(guān)，另一方面與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種屬差異及采用的組織學(xué)評(píng)估參數(shù)不同有關(guān)。此外，也提出一種可能，當(dāng)充盈壓達(dá)到某閾值時(shí)，球囊拉傷牽張動(dòng)脈壁引起的新生內(nèi)膜增生程度保持某種穩(wěn)定性，當(dāng)然，需要進(jìn)一步研究驗(yàn)證這種可能。

本研究的局限性在于血管損傷發(fā)生在正常動(dòng)脈而不是粥樣硬化病變血管，是正常血管被球囊擴(kuò)張和牽拉以誘導(dǎo)炎性反應(yīng)和新生內(nèi)膜增殖，這與臨床實(shí)際不同。臨床上對(duì)中至重度狹窄的病變血管才進(jìn)行血管內(nèi)介入治療，因此會(huì)用較高的充盈壓擴(kuò)張球囊拓寬管腔使其接近或達(dá)到其初始管徑[18]。然而，本研究關(guān)注的焦點(diǎn)在于借助彩色多普勒超聲觀察充盈壓大小與管壁損傷和管腔擴(kuò)張之間的關(guān)系，旨在從另一個(gè)角度觀察和比較充盈壓對(duì)動(dòng)脈損傷和管徑增寬的影響。我們?cè)噲D借助傳統(tǒng)超聲，通過調(diào)節(jié)充盈壓使球囊大小與血管大小相匹配，達(dá)到既充分?jǐn)U張管腔又減少管壁牽張的目的。由于在相對(duì)細(xì)小的血管(如小腿段血管)，彩色多普勒血流信號(hào)敏感性不足存在引起假陰性的可能，這種方法更適合于相對(duì)大的動(dòng)脈。

綜上，在球囊拉傷過程中，在超聲監(jiān)測(cè)顯示球囊充分?jǐn)U張至管腔大小的前提下，不同充盈壓帶來的術(shù)后管腔擴(kuò)張程度相近，但較小充盈壓引發(fā)的新生內(nèi)膜增生較輕，這對(duì)于血管成形術(shù)中選擇適當(dāng)?shù)那蚰页溆瘔汉头揽匦g(shù)后再狹窄有一定的參考意義。

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EffectofUltrasound-guidedBalloonInjuryonVascularDiameterandNeointimaHyperplasiainaRabbitModel

HEYu,WANGHui,MEILi,etal.

(China-JapanUnionHospitalofJilinUniversity;theSecondHospitalofJilinUniversity,Changchun130033,China)

ObjectiveTo evaluate the influence of different inflation forces on artery diameter and neointima hyperplasia via ultrasound-guided balloon injury.MethodsNew Zealand white rabbits were assigned into three groups randomly with the inflation force at 1,5,10 atmosphere pressure (atm).The anteroposterior diameter (DAP) of the target segment of aorta in all rabbits was measured by ultrasound imaging (US) to ensure the similar original diameter in three groups.Then balloon dilation and injury of aorta were performed guided by US.All rabbits were euthanized 2 weeks later for histologic evaluation.ResultsWhen the balloon was localized at the target segment and inflated with 1atm,the balloon expanded sufficiently with no color flow signal shown in all rabbits.After balloon injury,the lumen size of each group enlarged significantly (P<0.05) with the similar rate of change in DAP.Both neointima area and circumference in group with 1atm were significantly less than those of the other two (P<0.05).Maximal neointima thickness increased significantly with the elevation of the inflation pressure among the three groups (P<0.05).ConclusionWhen the balloon was dilated sufficiently,the balloon inflated with the less pressure caused the similar vascular dilation as the high pressure but the less neointima proliferation.

ultrasound-guided;balloon injury;inflation pressure;diameter;neointima hyperplasia

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31271235,81201094)；吉林省科技廳項(xiàng)目(20130413005GH)

*通訊作者

1007-4287(2017)09-1418-05

R543.5

：A

2016-07-23)