MR T2 mapping成像評估介入栓塞法制備的急性心肌缺血模型心肌組織特征

劉新峰，李應(yīng)龍，曾憲春 ，王榮品*，宋 輝，吳曙光

(1.貴州省人民醫(yī)院放射科，2.介入科，貴州 貴陽 550002；3.貴州省中醫(yī)藥大學(xué)動物研究所，貴州 貴陽 550002)

缺血性心肌病是由于冠狀動脈發(fā)生改變，導(dǎo)致心肌供血中斷，相應(yīng)區(qū)域心肌發(fā)生缺氧或梗死。隨著我國進(jìn)入老齡化社會，缺血性心肌病發(fā)病率逐年升高，且極易引發(fā)猝死。心肌缺血的病理機(jī)制、再灌注及新藥研發(fā)等一直是國內(nèi)外學(xué)者[1-2]研究的重點。MR T2 mapping成像可通過測量缺血心肌T2值來定量分析心肌損傷程度，為臨床醫(yī)師提供影像學(xué)支持[3]。本研究以介入栓塞法制備心肌缺血動物模型，采用MR T2 mapping成像評價建模前后心肌損傷程度，旨在為研究心肌缺血機(jī)制及新藥研發(fā)提供方法。

1 材料與方法

1.1 動物 貴州小型豬15頭，雄性8頭、雌性7頭，(15.1±1.9)個月，體質(zhì)量(37.67±4.55)kg,由貴州中醫(yī)藥大學(xué)動物研究所提供。納入標(biāo)準(zhǔn)：①飼養(yǎng)過程中動態(tài)觀察小型豬飲食、活動及睡眠等，除外患病可能；②經(jīng)超聲檢查除外心臟、腹部臟器等實質(zhì)性病變。本研究經(jīng)貴州省人民醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Aera 1.5T MR儀，Siemens Artis Zee DSA機(jī)。對小型豬進(jìn)行清洗、烘干、稱重等掃描前準(zhǔn)備后，采用3%戊巴比妥鈉聯(lián)合速眠新Ⅱ注射液肌內(nèi)注射復(fù)合麻醉，待其處于深度麻醉后保定于MR檢查床上，行心臟常規(guī)掃描并定位左心室心底、心中、心尖層面，對心底、心中、心尖層面行T2 mapping序列掃描，掃描參數(shù)：TR 239.69 ms，F(xiàn)OV 360 mm×288 mm，TE 1.12 ms，層厚8 mm，翻轉(zhuǎn)角12°，像素1.9 mm×1.9 mm×8.0 mm。

掃描完畢后迅速將小型豬送入介入科手術(shù)室，實行心電監(jiān)護(hù)，經(jīng)耳緣靜脈注射利多卡因預(yù)防心室顫動。觸摸股動脈搏動點，依次切開股動脈上部皮膚，分離股動脈，穿刺并植入5F血管鞘，于0.035in導(dǎo)絲導(dǎo)引下送入5F“JL”導(dǎo)管至左冠狀動脈開口處，造影明確后，采用同軸技術(shù)在0.014in微導(dǎo)絲導(dǎo)引下送入2.2F微導(dǎo)管至左旋支， 并于造影明確定位后將明膠海綿顆?；蜃泽w血凝塊經(jīng)微導(dǎo)管緩慢注入左旋支中部，再次造影確認(rèn)左旋支中遠(yuǎn)部顯影消失(圖1)提示建模成功。術(shù)中監(jiān)測動物生命體征，如無異常則撤管，固定血管鞘并處理切口。

將小型豬再次送入放射科，重復(fù)進(jìn)行心臟左心室心肌短軸心底、心中、心尖層面T2 mapping序列掃描。掃描完畢后將小型豬一籠一只飼養(yǎng)，并注意保暖，注射青霉素以防感染。

1.3 圖像分析 采用MRI后處理軟件進(jìn)行圖像處理及分析。分別由2名高年資(工作3年以上)主治醫(yī)師單獨測量心肌初始T2值3次，最終結(jié)果取平均值(圖2)，記錄建模前后動物心底、心中及心尖部心肌T2值。

圖1 建模后造影示小型豬左旋支顯示清楚，可見栓塞點(箭)，中遠(yuǎn)部未見顯示 圖2 建模前(A)及建模后(B)測量左心室短軸心底T2值

表1 小型豬建模前后心底、心中、心尖部心肌T2值比較(ms，±s，n=13)

表1 小型豬建模前后心底、心中、心尖部心肌T2值比較(ms，±s，n=13)

時間T2值心底心中心尖F值P值建模前62.38±3.4262.93±2.2663.47±3.830.360.70建模后63.29±3.2172.18±1.9471.79±2.1153.14<0.01t值-1.70-11.81-6.26——P值0.11<0.01<0.01——

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料均符合正態(tài)分布，采用±s表示。采用單因素方差分析比較小型豬建模前及建模后左心室心底、心中、心尖部心肌T2值差異，3個部位兩兩比較采用LSD法或Games-Howell法；采用配對t檢驗比較小型豬建模前后的心底、心中、心尖部心肌T2值差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

15頭小型豬，建模期間4頭發(fā)生心室顫動，2頭搶救成功，2頭雖經(jīng)心肺復(fù)蘇、電除顫等仍未搶救成功，建模成功率為86.67%(13/15)。

最終納入13頭小型豬。建模前左心室心底、心中、心尖部心肌T2值總體差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=0.36,P=0.70)；建模后左心室心底、心中、心尖部心肌T2值總體差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=53.14,P<0.01)，心底部心肌T2值小于心中及心尖部(P均<0.01)，心中、心尖部差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。建模后心中、心尖部心肌T2值均大于建模前(P均<0.01)，建模前后心底部心肌T2值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

3 討論

目前多數(shù)心肌疾病動物研究[4-5]采用兔、鼠、犬等構(gòu)建模型，但前兩者體型較小，且與人的心臟體積、形態(tài)、質(zhì)量存在一定差異，此外冠狀動脈細(xì)小，操作性較差，且MR檢查時需專用動物線圈，增加了模型評估的難度；犬相對體型較大，但冠狀動脈側(cè)支血管較多，確定缺血范圍及評估新藥療效存在一定難度[6]。貴州小型豬體型適中，遺傳穩(wěn)定，性情溫順，在解剖、生理及疾病演化方面與人具有高度相似性[7]，且冠狀動脈3大分支走行清晰，側(cè)支循環(huán)較少，便于開展心肌缺血研究。

本研究采用介入栓塞法制備心肌缺血模型。與開胸結(jié)扎法相比，此法可保證小型豬機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，且創(chuàng)傷小、發(fā)生心室顫動死亡率低，可重復(fù)性較好，適于長期觀察、監(jiān)測模型的生化指標(biāo)及心臟功能改變。結(jié)合以往急性心肌缺血建模的經(jīng)驗與教訓(xùn)，若栓塞左冠狀動脈前降支主干，極易引起心室顫動，栓塞前降支第1對角支則缺血范圍較小不利于開展研究[8]。本研究栓塞左旋支中部，使心肌缺血范圍適中，并用T2 mapping技術(shù)評價損傷程度。蘭琴等[9]采用開胸改良回旋支結(jié)扎法制作急性心肌梗死模型，建模成功率約78.26%，高于侯潔等[10]以左冠狀動脈結(jié)扎法建模的70%成功率。本研究采用介入栓塞法建模成功率為86.67%，優(yōu)于上述研究。

MR T2 mapping成像采用快速自旋回波序列掃描，采集不同回波時間的信號，通過測量這些信號強(qiáng)度計算T2值[11]，對心肌水腫極其敏感，可減輕呼吸、心跳對圖像質(zhì)量的影響，水腫較嚴(yán)重區(qū)域還會在心肌偽彩圖上表現(xiàn)出色彩差異。貴州小型豬正常心肌含水量約80%，本研究發(fā)現(xiàn)建模前小型豬左心室心底、心中、心尖部心肌T2值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明貴州小型豬心肌組織成分穩(wěn)定，尤其是水分子可通過細(xì)胞內(nèi)外Na+/K+平衡保持動態(tài)穩(wěn)定，滿足建立實驗?zāi)Ｐ偷臈l件。

本研究發(fā)現(xiàn)建模前后左心室心底部心肌T2值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但建模后心中、心尖部心肌T2值大于建模前，且建模后左心室心肌自身比較，心中、心尖部心肌T2值也大于建模后，而心底部T2值無明顯差異，可能原因在于本研究栓塞部位為左旋支中部，主要為心中部及心尖部的部分區(qū)域供血，當(dāng)該區(qū)域因供血中斷引起缺血缺氧時，ATP酶活性喪失，Na+滯留在細(xì)胞內(nèi)，水分子內(nèi)流引起心肌細(xì)胞水腫；同時缺氧引起毛細(xì)血管通透性增加，血液中的水分子大量滲透到心肌組織間隙，使心肌組織水腫加劇[12-13]，表現(xiàn)為該區(qū)域T2值上升。UGANDER等[14]發(fā)現(xiàn)心肌缺血梗死區(qū)T2值高于遠(yuǎn)離梗死區(qū)正常心肌T2值。亦有學(xué)者研究[15]表明，T2 mapping還可用于評估急性心肌梗死自缺血到發(fā)生梗死T2值的動態(tài)變化過程。

本研究的不足：受實驗資源限制，建模量有限；心肌缺血是動態(tài)變化過程，而本研究未對心肌T2值進(jìn)行追蹤檢測；未進(jìn)行更為準(zhǔn)確的病理解剖對照。

總之，介入栓塞法建立急性心肌缺血模型的建模成功率較高；MR T2 mapping成像可定量分析心肌缺血水腫程度；兩種技術(shù)合理配合，可為研究心血管疾病病理機(jī)制、發(fā)展演化及藥物開發(fā)提供工具。