7.0T MRI診斷大鼠急性心肌缺血的價值探究

溫小娟，黃睿玨，馬 露，張夢迪，郜發(fā)寶（通訊作者）

（1云南中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院影像科 云南 昆明 650500）

（2四川大學(xué)華西醫(yī)院分子影像研究室 四川 成都 610041）

（3四川大學(xué)華西醫(yī)院放射科 四川 成都 610041）

心肌缺血損傷是一種復(fù)雜的病理過程，涉及炎癥、能量缺乏、氧化應(yīng)激、心肌細(xì)胞死亡等改變[1-3]以及多種復(fù)雜信號通路[4]。為了解決這個社會經(jīng)濟(jì)和公共衛(wèi)生問題，長期以來人們都在對此不斷探索與努力，希望能找到更好地治療藥物和手段。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，對治療急性心肌缺血藥物的探究中需要一種理想的動物模型。本研究采用皮下注射異丙腎上腺素（ISO）來復(fù)制大鼠心肌缺血模型，模擬人類心肌缺血。首次使用7.0T MRI觀察異丙腎上腺素致急性心肌缺血大鼠的心臟功能及心肌應(yīng)變，初步探討其作用機(jī)制，為其后續(xù)的研究提供堅實(shí)的理論依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物

SPF級雄性SD大鼠20只，體質(zhì)量240～260 g，購買于成都達(dá)碩實(shí)驗(yàn)動物有限公司。按隨機(jī)分配原則將大鼠分為兩組，每組10只。大鼠自由活動，不限飲食。適應(yīng)性喂養(yǎng)3天后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對照組大鼠皮下注射生理鹽水10 mg/kg，每日1次，共注射2次，間隔時間24 h。模型組大鼠皮下注射ISO 85 mg/kg，每日一次，共注射2次，間隔時間24 h。最后一次注射完成后24小時進(jìn)行心臟磁共振掃描。

1.2 方法

使用7.0TMRI進(jìn)行掃描，給予大鼠吸入3%異氟烷混合高濃度純氧（≥99.5%，1 L/min）進(jìn)行麻醉。待麻醉起效后將大鼠放置于掃描床上，持續(xù)麻醉的狀態(tài)下保持俯臥位，定位掃描后行快速小角度激發(fā)電影序列掃描（FLASH-cine）。掃描包括大鼠左心室垂直長軸位、左心室水平長軸位、心臟短軸位。

掃描參數(shù)：回波時間（TE）2.5 ms，重復(fù)時間（TR）40 ms，翻轉(zhuǎn)角（FA）：35°，成像視野（FOV）60 mm×60 mm，矩陣：256×256，成像層厚1 mm，層間距：0，激勵次數(shù)20。掃描后將心臟磁共振短軸電影圖像導(dǎo)入分析軟件CVI 42 short 3D模塊中，手動描記左心室每層舒張末期及收縮末期心肌內(nèi)膜、外膜。將長軸位兩腔心、四腔心以及短軸位的電影圖像導(dǎo)入組織追蹤模塊中，手動描記左心室每層舒張末期心肌內(nèi)膜、外膜，標(biāo)記室間隔的上下極。描記時將左心室乳頭肌包含到血池中、左室流出道包含到心室容積內(nèi)。如圖1。

圖1 CVI 42測量左室心肌應(yīng)變示意圖

1.3 觀察指標(biāo)

軟件自動計算出心功能參數(shù)：LVEDV、LVESV、LVSV、LVEF；心肌應(yīng)變參數(shù)：2D、3D狀態(tài)下的LVGRS、LVGCS、LVGLS。同時通過HE染色證實(shí)心肌組織的病理改變。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 23.0統(tǒng)計學(xué)軟件分析處理，計數(shù)資料采用率（%）表示，行χ2檢驗(yàn)，計量資料用（±s）表示，行t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 心功能參數(shù)結(jié)果

模型組與對照組比較：LVESV值增高、LVSV值降低、LVEF值降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。模型組與對照組比較：LVEDV值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表1。

表1 左室心功能參數(shù)（±s）

表1 左室心功能參數(shù)（±s）

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2.2 心肌應(yīng)變結(jié)果

模型組與對照組比較：2DLVGRS、3DLVGRS值降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。模型組與對照組比較：2D LVGCS值降低、3D LVGCS值降低、2D LVGLS值降低，3D LVGLS值降低差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。見表2。

表2 左室心肌應(yīng)變參數(shù)（±s）

表2 左室心肌應(yīng)變參數(shù)（±s）

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2.3 病理結(jié)果

對照組心肌細(xì)胞排列比較整齊，橫紋比較清楚。模型組心肌纖維排列紊亂，出現(xiàn)多處斷裂，纖維間可見大量炎細(xì)胞浸潤，間質(zhì)增寬、水腫，可見多處程度較重變性壞死灶。見圖2。

圖2心臟組織病理檢查（HE染色）

3 討論

研究心肌缺血的最有效方法之一是在動物模型中模擬人類心肌梗塞。研究人員已經(jīng)從較大的動物如豬、犬轉(zhuǎn)移到較小的大鼠、小鼠等。鼠類的基因與人類基因的相吻合程度達(dá)到90%以上，且體積小、繁殖能力強(qiáng)、妊娠期短被廣泛應(yīng)用。動物模型制造方式也很多，包括手術(shù)或者藥物致使動物出現(xiàn)心肌的缺血、壞死改變。手術(shù)包括開胸做冠狀動脈左前降支結(jié)扎術(shù)[5]，梗死部位固定，但手術(shù)操作難度較大，對操作者的要求較高，且要面臨術(shù)中麻醉意外、術(shù)中大出血，術(shù)后感染、氣胸等風(fēng)險。ISO很好地模擬了人類心肌缺血病理改變，模型穩(wěn)定且死亡率較低，是一種極好的心肌缺血模型。皮下注射ISO 85 mg/kg制造急性心肌缺血模型在既往的文獻(xiàn)中均有報告，但通過心臟磁共振掃描電影序列評估這種動物模型尚屬首次。

CMR用于評估心肌收縮功能以及心肌應(yīng)變。由于其無創(chuàng)檢查、無輻射影響，優(yōu)越的時間、空間分辨率，優(yōu)秀的可重復(fù)性，定性和定量一體化，MRI比傳統(tǒng)方法更具有優(yōu)勢。ISO所致急性心肌缺血大鼠通過7.0T磁共振掃描能夠較好的評估心臟功能及心肌應(yīng)變，為后續(xù)研究藥物治療急性心肌缺血提供了動物模型基礎(chǔ)。