超選擇性腦動(dòng)脈栓塞兔腦缺血半暗帶及CTPI灌注參數(shù)的變化*

李岳勇，吳英寧，韋勤將，姜秋蘭，蔣天鵬，周 石，韋忠恒△

(1.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院介入科，廣西百色 533000；2.暨南大學(xué)臨床學(xué)院，廣州 510630；3.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院放射介入科，貴陽 550004 )

隨著國民飲食逐漸西化及國人年齡結(jié)構(gòu)老齡化發(fā)展，腦缺血性疾病成為嚴(yán)重危害人群健康的疾病，其發(fā)病率逐年上升[1- 2]。溶栓治療需爭(zhēng)分奪秒，一般認(rèn)為溶栓最佳時(shí)間窗為6 h[3]，及時(shí)診斷至關(guān)重要。近年來，隨著影像醫(yī)學(xué)的發(fā)展，尤其是腦梗死缺血半暗帶(ischemic penumbra，IP)技術(shù)的運(yùn)用，明顯提高了腦梗死的早期診出率。本實(shí)驗(yàn)采用介入技術(shù)超選擇性插管于新西蘭大白兔大腦中動(dòng)脈注入自體血栓，2 h及6 h行CT灌注成像(CTPI)檢查，并對(duì)各參數(shù)值進(jìn)行總結(jié)分析，探討6 h內(nèi)的動(dòng)脈灌注成像動(dòng)態(tài)變化及血流動(dòng)力學(xué)特征，以評(píng)價(jià)介入方法制模特點(diǎn)及CTPI在腦梗死早期診斷的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 選擇純種新西蘭大白兔16只，月齡3～6月，體質(zhì)量2.5～3.0 kg，雌雄不限，由右江民族醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。

1.1.2實(shí)驗(yàn)器材及藥品 大型C臂血管減影機(jī)(Axiom Artis，德國西門子公司)，256- Revolution螺旋CT(美國GE公司)；Progeat微導(dǎo)管及微導(dǎo)絲系統(tǒng)(日本TERUMO公司)；碘帕醇(武漢銘業(yè)科技發(fā)展有限公司)；3%戊巴比妥；縫合包，24G靜脈留置套管針。

1.2方法

1.2.1術(shù)前準(zhǔn)備 術(shù)前6 h禁食，適量飲水。用3%戊巴比妥1 mL/kg經(jīng)耳緣靜脈注射麻醉新西蘭大白兔，觀察實(shí)驗(yàn)兔角膜反射及肌肉松弛情況，達(dá)到滿意麻醉效果后進(jìn)行手術(shù)。

1.2.2血栓制作 術(shù)前兔耳緣靜脈抽取血液2 mL，并保留在注射器針管腔中，常溫下放置24 h形成自體血栓，使用時(shí)推出，剪成大小0.4～0.5 mm的碎塊備用。

1.2.2腦梗死模型的制作及數(shù)字血管減影(DSA)成像 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物麻醉后，取仰臥位，四肢固定于自制木板，置于DSA手術(shù)臺(tái)。雙側(cè)腹股溝區(qū)備皮、消毒、鋪巾，切開右側(cè)腹股溝區(qū)股動(dòng)脈搏動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)皮膚，鈍性分離肌肉，暴露股動(dòng)脈，直視下采用seldinger法穿刺股動(dòng)脈成功后，送入微導(dǎo)絲，在導(dǎo)絲引導(dǎo)下引入1.8F微導(dǎo)管。在DSA監(jiān)視指引下將微導(dǎo)管超選擇性插入右頸總動(dòng)脈造影，明確顱內(nèi)動(dòng)脈有無血管畸形，做側(cè)位路徑圖觀察，以同軸導(dǎo)管技術(shù)插管至大腦中動(dòng)脈(M1段)，行正側(cè)位造影，碘海醇總量為1 mL，速度為0.5 mL/s，明確大腦中動(dòng)脈血流及解剖位置情況后，自微導(dǎo)管注入自體血栓栓塞大腦中動(dòng)脈滿意，記錄栓塞時(shí)間,DSA證實(shí)腦梗死造模成功后，拔出股動(dòng)脈穿刺管，結(jié)扎右側(cè)動(dòng)脈，使用肝素生理鹽水沖洗導(dǎo)管及腹股溝區(qū)手術(shù)創(chuàng)口抗凝。術(shù)后觀察動(dòng)物神經(jīng)功能變化。

1.2.3腦梗死CTPI 腦栓塞實(shí)驗(yàn)兔于2 h后轉(zhuǎn)至CT室行CTPI檢查，取仰臥位固定，經(jīng)左側(cè)腹股溝區(qū)備皮、消毒，切開皮膚及分離皮下組織，暴露股靜脈，以24G靜脈留置套管針穿刺左側(cè)股靜脈，使用輸液導(dǎo)管連接高壓注射器，團(tuán)注法造影，對(duì)比劑速度為0.8 mL/s，總量為1.5 mL/kg，團(tuán)注延遲時(shí)間為5 s，連續(xù)動(dòng)態(tài)掃描實(shí)驗(yàn)兔頭部橫斷面，掃描參數(shù)：層厚3 mm，管電壓120 kv，電流100 mA，圖像重建間隔時(shí)間0.5 s。掃描取圖滿意后將重建的圖像傳送到工作站進(jìn)行后處理，對(duì)兔梗死區(qū)及對(duì)側(cè)健側(cè)CTPI參數(shù)[局部腦血流量(rCBF)、局部腦血容量(rCBV)、平均通過時(shí)間(MTT)、造影劑達(dá)峰時(shí)間(TTP)]進(jìn)行分析，并制作灌注成像偽彩圖。根據(jù)偽彩圖的染色結(jié)果分為3個(gè)區(qū)：(1)CTPI上位于重度缺血區(qū)即梗死中心區(qū)染為深藍(lán)色彩圖；(2)CTPI上位于中度缺血區(qū)染為淡藍(lán)色彩圖歸為半暗帶區(qū)；(3)對(duì)側(cè)正常腦組織CTPI灌注成像為紅色對(duì)側(cè)鏡像區(qū)。

2 結(jié) 果

2.1動(dòng)物模型的建立 16只實(shí)驗(yàn)兔均成功超選擇性插管于大腦中動(dòng)脈，注入血栓栓塞。其中，14只新西蘭大白兔栓塞大腦中動(dòng)脈分支，2只由于推送血栓過快而使大腦中動(dòng)脈主干閉塞，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的神經(jīng)功能障礙；模型建立時(shí)間為50～60 min，造模成功率為100%。

2.2實(shí)驗(yàn)動(dòng)物影像學(xué)改變

2.2.1腦梗死DSA造影 腦梗死模型兔栓塞前、后行腦血管造影觀察，栓塞前腦血管造影影像學(xué)檢查提示顱內(nèi)動(dòng)脈血管走形自然，管壁光滑；栓塞后腦動(dòng)脈血管走向僵硬感，分支減少，見圖1。

A：栓塞前顯示顱內(nèi)正常動(dòng)脈及分支；B：栓塞后顯示大腦中動(dòng)脈栓塞

圖1栓塞前后DSA造影圖像

2.2.2腦梗死CT灌注顯像 實(shí)驗(yàn)兔栓塞后2 h行CTPI檢查，分析各參數(shù)值提示腦梗死病灶區(qū)灌注成像rCBF、rCBV、MTT、TTP值均異于對(duì)側(cè)健側(cè)區(qū)表現(xiàn)；栓塞中心區(qū)較健側(cè)區(qū)信號(hào)明顯減弱，腦栓塞病變邊緣IP區(qū)信號(hào)逐漸減弱，呈階梯樣改變。栓塞中心區(qū)與對(duì)側(cè)健側(cè)區(qū)腦組織CTPI各參數(shù)對(duì)比，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；栓塞中心區(qū)與IP區(qū)CTPI各參數(shù)值對(duì)比，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；IP區(qū)與對(duì)側(cè)健側(cè)區(qū)CTPI各參數(shù)值對(duì)比，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。根據(jù)參數(shù)圖上選擇梗死灶及健側(cè)感興趣區(qū)，記錄感興趣區(qū)的數(shù)值及坐標(biāo)值，使用容積CT的acute perfusion軟件包進(jìn)行后處理制作灌注成像偽彩圖，見圖2。偽彩圖染色后可清晰顯示CTPI上腦梗死病變中心區(qū)染為深藍(lán)色彩圖；腦梗死灶邊緣中度缺血區(qū)染為淡藍(lán)色彩圖為IP區(qū)；健側(cè)腦組織CTPI灌注成像為紅色彩圖。6 h再次執(zhí)行CTPI檢查提示腦梗死區(qū)及IP區(qū)rCBF、rCBV各參數(shù)信號(hào)值較2 h降低；MTT、TTP較2 h延長，見表1。

A：栓塞后2 h CTPI rCBF栓塞區(qū)見偽彩缺損(箭頭處)；B：栓塞后2 h CTPI rCBV栓塞區(qū)呈斑點(diǎn)狀改變；C：栓塞后6 h CTPI rCBF栓塞區(qū)偽彩圖缺損范圍較2 h增大；D：栓塞后6 h CTPI rCBV栓塞區(qū)偽彩缺損范圍增大

圖2灌注成像偽彩圖

表1 腦梗死2、6 h患側(cè)及健側(cè)區(qū)CTPI各參數(shù)值比較

a：P<0.01，b：P<0.05，與對(duì)側(cè)健側(cè)區(qū)比較；c：P<0.05，與IP區(qū)比較

3 討 論

急性腦梗死屬臨床急癥，85%的腦缺血事件為大腦中動(dòng)脈栓塞引起[4]，其高致殘率和病死率給患者帶來極大的精神壓力和沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。CTPI掃描作為一種功能性成像檢查方法，在明確急性腦梗死診斷中顯示出優(yōu)越性[5- 6]，在判斷低灌注壓而處于缺血狀態(tài)的半暗帶病變區(qū)有著較高的靈敏度。

3.1動(dòng)物模型的建立 目前常用于研究腦梗死的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀型谩⑹?、猴等，因新西蘭大白兔腦血管解剖結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)功能與人類相似，而被廣泛用于腦缺血?jiǎng)游飳?shí)驗(yàn)造模[7- 9]。傳統(tǒng)的腦梗死模型建立方法多采用頸總動(dòng)脈結(jié)扎法，少數(shù)采用化學(xué)誘導(dǎo)方法造模，其方法及特點(diǎn)各異。本實(shí)驗(yàn)采用介入方法經(jīng)股動(dòng)脈插管栓塞兔大腦中動(dòng)脈制作腦缺血模型，具有創(chuàng)傷性小、操作簡便的優(yōu)點(diǎn)，便于行CTPI檢查及術(shù)中監(jiān)測(cè)及護(hù)理。

栓塞材料的選擇為實(shí)驗(yàn)成功的重要保證，為適應(yīng)病變性質(zhì)、部位不同的需要，目前臨床常用介入栓塞材料有吸收性明膠海綿顆粒、聚乙烯醇(PVA)、藍(lán)色組織膠(NBCA)、彈簧鋼圈等。因臨床急性腦梗死多為慢性心血管疾病(動(dòng)脈狹窄、斑塊脫落)形成自體血栓栓塞顱內(nèi)動(dòng)脈血管所致，國內(nèi)外學(xué)者研究認(rèn)為，動(dòng)物自體血栓栓塞腦血管更接近機(jī)體急性腦梗死病理生理改變[8，10]，故本次動(dòng)脈栓塞實(shí)驗(yàn)采取兔自體血栓。大腦中動(dòng)脈栓塞為人類腦缺血發(fā)作多發(fā)部位，本研究16只新西蘭大白兔經(jīng)微導(dǎo)管超選擇插管于大腦中動(dòng)脈，注入自備血栓栓塞成功，術(shù)后經(jīng)CTPI檢查證實(shí)大腦中動(dòng)脈供血區(qū)域不同程度梗死，造模成功率為100%。本研究表明，經(jīng)DSA引導(dǎo)，可精確栓塞顱內(nèi)靶血管，對(duì)頭頸部其他動(dòng)脈血流影響小，避免了異位栓塞而造成術(shù)后神經(jīng)功能評(píng)價(jià)差異，有利于實(shí)驗(yàn)研究工作的展開。

本組兔急性腦梗死模型建立過程的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)如下：(1)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選取健康新西蘭大白兔，并要求體質(zhì)量至少為2.5 kg，保證有較大的腦靶血管進(jìn)行造模實(shí)驗(yàn)；(2)兔顱內(nèi)血管細(xì)小、彎曲，手術(shù)插管于顱內(nèi)大腦中動(dòng)脈時(shí)，可DSA下路徑圖引導(dǎo)，精確栓塞靶血管；(3)經(jīng)導(dǎo)管內(nèi)推注血栓時(shí)速度不宜過快，以免出現(xiàn)腦出血的發(fā)生[10]，且不宜過度栓塞，避免血栓反流而栓塞其他部位腦血管。

3.2CTPI評(píng)價(jià) CTPI是一種具備高靈敏度的時(shí)間和空間分辨力、檢查簡便快捷的功能性成像檢查方法，256- Revolution螺旋CT掃描快捷迅速，掃描層厚更薄，可明顯提高空間分辨能力；行CTPI檢查可準(zhǔn)確評(píng)估血流灌注變化，判斷腦組織微循環(huán)改變的生理功能。CTPI概念最早由MILES等[11]提出，其主要參數(shù)值包括：rCBF、rCBV、MTT、TTP。各參數(shù)值的變化反映顱內(nèi)血管灌流量及生理功能變化，從而將腦組織形態(tài)學(xué)和功能學(xué)信息有機(jī)結(jié)合在一起，可準(zhǔn)確判斷急性腦缺血疾病IP的存在及范圍[12]，為臨床及時(shí)診斷和指導(dǎo)溶栓治療方案(經(jīng)動(dòng)脈插管溶栓或靜脈溶栓)提供影像學(xué)依據(jù)[13]。IP為腦缺血性疾病發(fā)生的早期，rCBF下降而能量代謝升高，向腦梗死進(jìn)展；臨床治療腦梗死的關(guān)鍵為挽救處于低灌注壓的缺血狀態(tài)的半暗帶區(qū)腦組織，使栓塞腦血管迅速再通。本組實(shí)驗(yàn)兔腦栓塞后2 h行CTPI檢查顯示，腦梗死病變中心區(qū)較之健側(cè)區(qū)及IP區(qū)，其rCBF、rCBV明顯下降，MTT、TTP時(shí)間明顯延長，組間參數(shù)值比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01或P<0.05)；IP區(qū)CTPI示CBF、CBV輕度降低，MTT、TTP時(shí)間略顯延長，與相關(guān)研究報(bào)道相符[14]；6 h后對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行CTPI檢查，提示較2 h顯示出更明顯的腦缺血改變，腦梗死范圍較2 h增大，梗死區(qū)rCBF、rCBV明顯降低,MTT、TTP時(shí)間無限期延遲。MURPHY等[15]認(rèn)為，rCBF與rCBV聯(lián)合診斷腦缺血的靈敏度為90.6%,特異度為93.3%；腦缺血急性期行CTPI記錄腦缺血側(cè)和非缺血側(cè)rCBF變化，可及時(shí)了解患者腦組織的病理生理變化，本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果與腦缺血病理生理改變相符。曾有研究認(rèn)為，兔大腦動(dòng)脈環(huán)代償良好，因栓塞后側(cè)支循環(huán)建立，而不利于腦栓塞模型的制作[16]；本次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)行大腦中動(dòng)脈栓塞后，行DSA腦血管造影未顯示頸內(nèi)、外側(cè)枝血管供血，CTPI顯示腦梗死區(qū)與栓塞動(dòng)脈血管分布相符，因此，動(dòng)物造模實(shí)驗(yàn)結(jié)果是成功、可靠的。對(duì)于可能存在的X射線輻射及放射暴露損傷的影響，既往研究認(rèn)為，只要做好相應(yīng)的防護(hù)，DSA下操作是安全可行的[17]。其他諸如動(dòng)物對(duì)麻醉藥物及造影劑的耐受性對(duì)于各參數(shù)的影響等因素，尚需要進(jìn)一步研究。

綜上所述，應(yīng)用介入技術(shù)制作兔腦梗死模型具有創(chuàng)傷性小、栓塞準(zhǔn)確、腦缺血效果好的優(yōu)點(diǎn)，栓塞兔大腦中動(dòng)脈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究更接近于人腦缺血性病理生理改變。256- Revolution螺旋CTPI檢查具有操作簡便、分辨率高、圖像直觀的優(yōu)點(diǎn)，可檢出急性腦梗死、腦IP部位及范圍，有利于急性腦梗死的影像學(xué)診斷、病理生理變化的研究，為進(jìn)一步腦梗死神經(jīng)保護(hù)用藥及溶栓治療研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。