磁共振成像在大鼠腦出血模型制作中的初步應用研究

付懷棟,潘永進,王秀彬,林福軍,杜守云

(1.江蘇省灌云縣人民醫院神經內科 222200;2.江蘇省南通大學附屬醫院神經內科 226001)

磁共振成像在大鼠腦出血模型制作中的初步應用研究

付懷棟1,潘永進2,王秀彬2,林福軍1,杜守云1

(1.江蘇省灌云縣人民醫院神經內科 222200;2.江蘇省南通大學附屬醫院神經內科 226001)

目的探討磁共振成像(MRI)在大鼠腦出血(ICH)模型制作中的應用?方法 采用自體血立體定向注入大鼠尾狀核建立腦出血模型,術后24h進行神經功能評分,同時應用研制的串聯線圈對大鼠進行頭顱MRI,比較兩種方法對判斷大鼠腦出血模型制作中模型成功與否的可靠性?結果經過神經功能評分判斷為模型成功的30只大鼠,頭顱MRI顯示有10只大鼠血液反流入皮質?破入腦室或蛛網膜下腔,其余20只大鼠在右側基底節區可見大小一致的血腫?結論應用3.0TMRI結合串聯線圈可以獲得高質量的圖像,準確判斷大鼠腦出血模型制作是否成功?

磁共振成像;腦出血;大鼠;神經功能缺損評分

腦出血(intracerebral hemorrhage,ICH)是威脅人類健康及生活質量的重要事件之一?目前,對腦出血組織學和病理生理學過程的研究越來越深入,但是,基礎研究除了要有穩定的動物模型,而且需要有可靠的用于檢測模型是否成功的方法和手段,以便得出的數據更有可比性,結果更可靠?

1 材料與方法

1.1 實驗動物 選取健康成年雄性SD大鼠36只,體質量250～280g,由南通大學實驗動物中心提供,分為假手術組6只大鼠[用于磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)],模型組30只?

1.2 主要試劑及儀器 GE Signa Excite HD 3.0TMR機?鼠頭立體定位儀(上海江灣I型C)?微量進樣器(100μL,上海安亭微量進樣器廠)?醫用骨蠟(上海強生公司)?水合氯醛(廣州汕頭西隴化工廠)?

1.3 動物模型的制備 參照Rosenberg等[1]報道的方法制備大鼠腦出血模型,用10%水合氯醛腹腔麻醉大鼠(350mg/kg),將其俯臥位固定在立體定位儀上,調節門齒托的高度,使大鼠前囟?后囟處于同一水平,沿頭皮正中切一長約10mm切口,用30%雙氧水腐蝕顱骨上腱膜及顱骨外膜,無菌操作暴露前囟,定位于前囟前0.2mm,中線向右旁開3mm處鉆一直徑為1mm的小孔,進針深度為5.5mm(即尾殼核位置)?用40℃水溫浴大鼠尾巴約5min后取出擦干,乙醇消毒后,在距離大鼠尾巴末端約2～3mm處剪斷鼠尾,斷尾取血50μL,用微量進樣器在3～4min內緩慢注入,注血結束后留針10min后緩慢退針,局部用骨蠟封閉后縫合皮膚?所有操作均在無菌條件下進行,術畢將大鼠放回籠中飼養,自由活動進食進水?假手術組只刺針,不向腦內注血?

1.4 神經功能檢測 術后24h,參照Longa評分標準[2]對所有大鼠進行神經功能評分:無神經功能缺損為0分;左側前爪不能完全伸展為1分;行走時,大鼠身體向左側轉圈記為2分;行走時,大鼠身體向左側(癱瘓側)傾倒為3分;不能自發行走,有意識喪失記為4分?神經功能評分大于1分者說明模型制備成功納入實驗,不滿足要求者排除本實驗?得分越高說明神經功能受損越嚴重?

1.5 頭顱磁共振掃描 對神經功能檢測發現有功能缺損的大鼠,在腦出血模型制備24h后,進行頭顱MRI,觀察有無形成大小一致血腫,血腫有無破入腦室及蛛網膜下腔?線圈設計:采用4個表面線圈串聯,線圈應用串聯RLC諧振電路,根據1H在外加均勻磁場中進動拉莫爾定理,在3.0T磁共振機1H的進動頻率為127.74MHz,應用網絡分析儀測量反射系數S11為-21dB,f0為127.74MHz,△f為反射系數S11在-3dB時的帶寬,測量其空載和負載時的品質因素Q分別為98和94?掃描序列為,軸位 T2WI:FRFSE-XL/90,TR 5000ms,TE 85ms,FOV 9.0cm×5.4cm,層厚1mm,間隔0.1mm,NEX 320/224/2?冠狀位T2WI:FRFSE-XL/90,TR 2000ms,TE 85ms,FOV 8.0cm×8.0cm,層厚1mm,間隔0.1mm,NEX 320/192/2?

1.6 統計學處理 采用SPSS17.0統計軟件進行統計分析?計量數據以±s表示,應用獨立樣本t檢驗進行組間比較,P0.05為差異有統計學意義?圖像處理采用efilm圖像處理軟件?

2 結 果

2.1 神經行為學檢測 術前所有大鼠神經功能評分正常,術后24h,模型組所有大鼠神經行為學評分明顯增高,均達到Longa評分方法判斷大鼠腦出血模型制作成功的標準,見表1?

表1 神經功能評分比較(±s)

表1 神經功能評分比較(±s)

*:P 0.01,與術前比較?

組別 n Longa 評分方法模型組術前30 0模型組術后 30 1.97±0.67*

2.2 頭顱MRI 對經過神經功能評分,達到入選標準的30只大鼠以及假手術組大鼠進行頭顱MRI顯示,頭顱MRI機結合串聯線圈可清楚地分辨灰質及白質結構,顯示腦室的結構及顱內血腫的大小?假手術組大鼠顱內無異常信號,模型組發現有20只大鼠在右側基底節區形成大小一致的血腫,另外10只大鼠血液反流入皮質?破入腦室或蛛網膜下腔,沒有形成大小一致血腫?見圖1?

圖1 大鼠腦出血模型MRI結果(冠狀面與軸面T2WI圖像,俯臥位掃描)

3 討 論

出血性中風是臨床常見的神經系統疾病,其較高的致死率和致殘率仍是神經科學亟待攻克的難題?有關腦出血組織學和病理生理學的研究越來越深入,目前,用于研究腦出血組織學和病理生理學過程時的實驗動物以大鼠最為常用,常用的實驗性腦出血模型有以下4種:(1)自發性腦出血模型;(2)微球囊充脹腦出血模型;(3)膠原酶誘導法;(4)自體血立體定向注入的血腫制備方法?其中,自體血注入法應用了非肝素化自體血,較接近人類腦出血,適合研究腦出血的自然過程和病理形態學特點,更好地觀察凝固過程中各種因子對腦組織代謝和血流的影響,從而為臨床治療提供依據?但自體血注入方法用于大鼠時的重復性差,并且注血量?血腫大小與部位難以掌握,其原因主要是注血速度稍快,血流往往順針道溢出,進入蛛網膜下腔和硬腦膜下腔,且易破入腦室[3]?在本研究中,本組發現自體血注入方法制作模型時,30只經神經行為學檢測判斷為模型制作成功的大鼠,經頭顱MRI顯示只有20只大鼠在右側基底節區形成大小一致的血腫,其余10只大鼠血液破入腦室?蛛網膜下腔和硬腦膜下腔,形成的血腫大小不等?這與操作者的熟練程度,采血?注血的時間,注血的部位?大鼠個體差異?儀器設備等有關,任何一個環節的問題均可導致模型制作的失敗,有些是可以克服的,有些是無法避免的,因此,要判斷制作的大鼠腦出血模型是否成功(即形成的血腫大小是否一致?部位是否相同?有沒有破入腦室及蛛網膜下腔),就必須要有可靠的檢測方法?

以往,用神經行為學檢測來判斷大鼠腦出血后神經功能缺損,同時用于判斷大鼠腦出血模型是否成功,如Longa[2]評分方法?Corner Turnt試驗[4]?Narrow-Alley Corner試驗[5]等方法?本研究中,用Longa評分方法進行檢測,發現所有模型組大鼠均有神經功能缺損表現,按照評分標準,說明腦出血模型是成功的,可以進行下一步相關研究,如測定腦含水量?免疫學檢測?酶學方面?組織學方面等實驗?但是,經過MRI發現,30只大鼠中,只有20只大鼠(占66.67%)在右側基底節區形成了大小一致的血腫,這說明神經功能評分雖能判斷有無神經功能缺損,但是用來判斷腦出血模型是否成功具有不確定性,利用這些大鼠得到的實驗結果可靠性差,這就需要一種穩定?可靠的檢測方法來幫助判斷腦出血模型是否成功?

大鼠模型MRI的研究常應用檢查人體的各種線圈進行掃描,這些線圈均得不到很清晰的圖像[6-7],因大鼠的各器官組織體積小,用掃描人體線圈掃描大鼠,成像的難度大,無法清楚顯示內部結構,圖像模糊?張海琴等[8]應用3.0T臨床 MRI設備及正交腕關節線圈可以獲得大鼠腦和脊髓高質量MRI圖像,但掃描時間長,并需要用工作站進行圖像后處理?MRI的質量主要看圖像信噪比(signal to noise ratio,SNR),在 MR機不變的情況下,主要影響因素為射頻線圈的性能?王秀彬等[9]研究結果顯示,串聯線圈的SNR比SNR最好的膝關節線圈高出6倍以上?本研究用3.0TMR機,結合研制的串聯線圈對大鼠腦組織進行掃描發現,大鼠腦出血模型的T2WI能清楚地分辨灰質和白質,很好地顯示腦室的結構和血腫的位置及大小,準確判斷大鼠腦出血模型制作是否成功,得出的結果直觀?可靠,克服了以往神經行為學檢測方法的不確定性?人為干擾因素大等缺點?

應用臨床型MRI機結合研制的串聯線圈能夠得到清晰?分辨率高和對比度好的圖像,能直觀地判斷制作的大鼠腦出血模型是否成功,而且,還可以進一步進行大鼠腦出血藥物治療后血腫和水腫的演變等方面的研究?

[1] Rosenberg GA,Mun-Bryce S,Wesley M,et al.Collagenase-induced intracerebral hemorrhage in rats[J].Stroke,1990,21(5):801-807.

[2] Longa EZ,Weinstein PR,Carlson S,et al.Reversible middle cerebral artery occlusion without cramectomy in rats[J].Stroke,1989,20(1):84-91.

[3] 李俐濤,楊燚,尹靜,等.腦出血模型[J].河北醫科大學學報,2006,27(5):496-498.

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[5] 陳紹春,潘偉生,李明,等.神經行為學實驗Narrow-Alley Test及 Corner Test改良:Narrow-Alley Corner Test[J].中國實驗動物學報,2007,15(6):406-409.

[6] Broekmann MA,Ulmer S,Leppert J,et al.Analysis of mouse brain using a clinical 1.5Tscanner and a standard small loop surface coil[J].Brain Res,2006,1068(1):138-142.

[7] Ulmer S,Reeh M,Krause J,et al.Dynamic contrast-en

hanced susceptibility-weighted perfusion MRI(DSC-MRI)in a glioma model of the rat brain using a conventional receive-only surface coil with a inner diameter of 47mm at a clinical 1.5Tscanner[J].J Neurosci Methods,2008,172(2):168-172.

[8] 張海琴,李坤成,于春水,等.臨床應用型MR大鼠中樞神經系統成像的初步研究[J].中國醫學影像技術,2008,24(9):1352-1355.

[9] 王秀彬,曹和濤,李敏,等.串聯線圈大鼠MR成像的初步應用研究[J].中華放射學雜志,2010,44(9):991-994.

Preliminary study of MR imaging in making intracerebral hemorrhagemodelofrats

,,,,
(1.,,,222200,;
2.,,,,226001,)

ObjectiveTo investigate the application of MR imaging in making the intracerebral hemorrhage(ICH)model of rats.MethodsThe ICH model was established by infusing autologous blood 50μl into the right caudate nucleus in rats.At 24hafter operation,the behavioral tests were tested,and then MR scanning was performed on the self-made aqueous solution phantom with the series coil.The reliability of the twoMethodswas compared for the evaluation of the success of the rat ICH model.Results30rats showed significant neurological deficits in the behavioral tests were judged as the successful models.MR scanning showed that the blood of 10rats was broken into the ventricles or subarachnoid,the same size of hematoma was seen in the basal ganglia of the other 20rats.ConclusionThe high quality MR images can be obtained by 3.0TMR combined with series coils.MR imaging can be used as a method judging the success of the rat ICH model.

magnetic resonance imaging;cerebral hemorrhage;rats;neurological behavior

10.3969/j.issn.1671-8348.2012.16.017

A

1671-8348(2012)16-1607-02

2011-11-08

2011-12-27)

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