高血壓腦病動物模型的腦灌注成像研究

高 波，呂 翠，劉奉立，于國華，巴茂文

（1.煙臺毓璜頂醫院影像科，山東 煙臺 264000；2.煙臺市煙臺山醫院神經內科，山東 煙臺 264001）

高血壓腦病 （Hypertensive encephalopathy，HTE）是指血壓急劇升高、誘發腦小動脈發生持久而嚴重的痙攣后，出現被動性或強制性擴張，使腦循環發生急性障礙，導致腦水腫和高顱壓，引起一系列的臨床表現[1]。HTE的發病機制尚未明確，目前有自動調節崩潰和自動調節過度兩種學說[2-5]。磁共振灌注加權成像（PWI）在評價HTE腦血流灌注方面研究相對較少。本研究按時間順序做縱向比較，對腦的不同區域做橫向比較，旨在探討HTE的腦血流分布差異及動態變化，以期提高對其發病機制的認識。

1 材料與方法

1.1 動物模型的制備

選取體質量4～5 kg的新西蘭大白兔20只，雌雄不限。用血壓計測量右后腿血壓（3次，取中間值）作為基礎血壓，并計算出平均動脈壓（Mean arterial pressure，MAP，2/3舒張壓+1/3收縮壓)。采用重酒石酸間輕胺注射液肌肉注射法建立HTE動物模型[6]，10只家兔采用肌肉注射重酒石酸間羥胺每日1次，每次2.5 mg/kg。單籠飼養觀察，記錄基礎血壓與誘發的高血壓值。整個實驗過程中記錄動物精神狀態、呼吸及肢體運動功能的改變。實驗結束后，將動物處死、取出完整的腦組織放入10%多聚甲醛中固定，盡量沿掃描方向切成2～3 mm厚的切片，石蠟切片HE染色，光鏡下觀察。

1.2 PWI掃描

MR檢查設備為美國GE公司生產的Signa Excite 3.0T磁共振成像設備，8通道頭頸聯合線圈。先行腦部常規MRI掃描，掃描序列包括T1WI、T2WI、DWI。腦PWI掃描采用GRE-EPI序列，TR/TE= 1 600/25 ms，層厚4 mm，間隔0.3 mm，相位20，采集時間1.04 min；經耳緣靜脈注入釓對比劑Gd-DTPA（德國拜耳先靈公司生產），劑量為0.1 mmol/kg體質量[7]。每3 d一次MRI掃描，共掃描6次。

1.3 圖像觀察及后處理

由2名高年資MR診斷醫師對比觀察常規MRI圖像及PWI圖像。在ADW 4.3工作站上用FUNCTOOL軟件進行后處理，選擇近基底節層面，左右對稱地設置前、中、后3個興趣區（ROI），測量不同部位的灌注參數包括負性增強積分（NEI）即腦血容量（CBV）、平均通過時間（MTT），根據中心容積定律腦血流量（CBF）=CBV÷MTT計算出相應區域的CBF值。

1.4 統計學處理

采用SPSS 18.0統計學軟件，測量得到的計量資料采用均數±標準差表示，組內比較采用配對資料-t檢驗，組間比較采用獨立樣本-t檢驗，以P＜0.05作為差別有顯著性意義水準。

2 結果

2.1 實驗前后血壓的比較

見表1。10只家兔試驗前3次平均動脈壓為（112.8±9.7）mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），肌肉注射間羥胺 （2.5 mg/kg）后血壓于10 min即明顯增高，30～60 min時間段達峰值，約增高50.6%，然后緩慢下降。其中1只兔在試驗過程中死亡。

表1 2組血壓變化的比較

2.2 腦不同部位腦血流灌注情況

見表2。常規MRI檢查顯示異常信號區ROI的CBV、CBF及MTT隨時間變化情況見表2。病變區CBV、CBF先逐漸上升，在第9 d達到最高峰，晚于MAP在第6 d達到最高峰，因此CBF的變化晚于MAP的變化，然后逐漸下降至基本正常水平（圖1）；MTT的變化不明顯。腦血流灌注變化以后部明顯，前部、中部變化較小（圖2，3）。

2.3 光鏡下對比觀察腦水腫情況

在大體腦切片紅四氮唑染色中，未見不著色區域；石蠟切片蘇木精-伊紅染色結果，對照組光鏡下細胞結構觀察未見明顯改變，實驗組切片中可見血管周圍存在較寬的間隙，并見神經元凋亡和髓鞘脫失等改變（圖4）。

3 討論

本組實驗中，腦的過度灌注狀態在第9 d表現得最為明顯，停藥1周后血流灌注即恢復到接近正常水平，即CBF先增加再下降，CBF的最高峰發生在MAP高峰之后3 d，這說明CBF變化要晚于血壓的變化。高血壓腦病的發病機制雖有大量研究但尚不明確，目前有自動調節崩潰和過度調節2種學說[5，8]。前者認為由于血壓急劇升高，Bayliss效應（即在正常生理狀態下，腦血管在一定的血壓變化范圍內能自動地調節進入腦內的血流量）喪失，腦小動脈由收縮轉為持續性被動擴張，造成過度灌注，血腦屏障（Blood brain barrior，BBB）損傷，血管內液體和血細胞外滲，而出現腦水腫、高顱壓、點狀出血和微血栓形成；后者也稱小動脈痙攣學說，認為當血壓急劇升高時腦小動脈自動調節過度，出現持續性痙攣，導致腦微循環的CBF減少，毛細血管壁缺血，BBB受損，通透性增加。目前多數學者支持前一種學說[1-6，8]，本實驗也支持這種觀點。

表2 HTE組（n=9）注藥不同時間點腦灌注情況

圖1 病變區CBV、CBF隨MAP的變化曲線。Figure 1.Changing curves of CBV,CBF with MAP.

圖2 兔腦不同部位隨時間CBF的變化曲線。Figure 2.Changing curves of CBF with time in different regions.

圖3 兔腦不同部位灌注曲線圖。圖3a：兔腦前、中及后部不同ROI的選取，圖左下方顯示不同部位ROI的CBV值，呈從前到后依次遞增的變化趨勢；圖3b：不同ROI的灌注曲線。 圖4 兔腦大體標本及病理切片。圖4a：兔腦經紅四氮唑染色大體觀察未見不著色區域；圖4b：HE染色：光鏡下觀察細胞結構未見明顯改變，部分血管周圍存在較寬的間隙，并見神經元凋亡和髓鞘脫失等改變。Figure 3. PWI curve in different regions.ROIs selection in the anterior,middle and posterior regions(Figure 3a)and PWI curves(Figure 3b)showed a tendency of increasing CBV values from anterior to posterior. Figure 4. No undying region was observed on gross rabbit brain specimen with TTC stain(Figure 4a)and no obvious change of cytoarchitecture was found by light microscopy with HE stain(Figure 4b), widening of perivascular space,neuron apoptosis and demyelination were seen.

正常情況下大腦皮質區僅約50%的毛細血管處于開放狀態，另50%不開放，起血流儲備作用。腦血流灌注增多并伴有灌注時間延長，提示腦靜脈瘀血，后者可導致毛細血管灌注壓增高，容易損傷內皮細胞和膠質細胞足突，使血管通透性增大，引起血管源性腦水腫。雙側大腦頂枕葉皮層下白質內對稱性腦水腫是HTE的特征性影像學表現，而且經對癥治療后水腫完全吸收消失，故目前國內外又將其稱為“可逆性后部腦病綜合征 （Posterior reversible encephalopathy syndrome，PRES）”[10-12]。目前對HTE或PRES灌注的研究較少，有的顯示異常信號區低灌注，有的顯示為高灌注，結論不一。有些研究中在高血壓危象發作后1～3 d才進行灌注檢查，病人已經得到相應降壓等對癥治療，延遲的灌注檢查結果不能準確反映水腫發生時的局部過程，可能會導致對HTE或PRES病因的錯誤分析。部分PRES患者由于藥物以及疾病本身的關系，可在無明顯血壓升高的情況下發病[13]；或即使存在高血壓，也未達到腦血管自身調節范圍的上限，提示不一定出現自動調節功能崩潰，可能與自動調節功能下降或/和BBB通透性增加有關。

Schwartz等[14]認為PRES是一個腦血流動力學快速、短暫改變的動態過程。在急性高血壓狀態，PRES腦灌注通常明顯增加，但在降壓后灌注也會下降，本試驗已證明了這一點。任何情況下出現的間質性水腫或細胞內水腫都會使局部灌注減低，因此必須在合適的時間窗內觀察HTE或PRES的灌注情況，以避免對結果的誤解。在灌注檢查中同時測量血壓的前瞻性研究對澄清這些問題是非常必要的。

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