首過灌注及心肌活性分析實驗犬放射性心臟損傷的實驗研究

武瑞鳳 蘇晉生 宋建波 閆蕊 李星 周豐藝 李思進

·實驗研究·

首過灌注及心肌活性分析實驗犬放射性心臟損傷的實驗研究

武瑞鳳 蘇晉生 宋建波 閆蕊 李星 周豐藝 李思進

目的探討心肌灌注、心肌活性及心臟電影MRI在實驗犬心臟放射性心臟損傷診斷中的應用價值。方法實驗犬放射性心臟損傷8例, 放療前、放療后3個月、6個月進行心臟MRI檢查。進行心臟電影、心肌灌注、心肌活性掃描, 傳至工作站分析其特點。結果實驗犬放射性心臟損傷心肌首過灌注心肌內可見低灌注區, 敏感性為87.5%, 心肌活性心肌內存在延遲強化灶, 敏感性為62.5%, 心臟電影掃描部分心肌運動減弱, 敏感性為25%。結論通過綜合分析首過灌注減低、延遲強化、心臟電影可以早期更有效地區別損傷心肌與正常心肌, 并可判斷損傷心肌的活性。

實驗犬；放射性心臟損傷；灌注；磁共振成像

隨著核磁技術的快速發展, 心臟核磁能準確的顯示心臟的解剖、形態、室壁運動, 還能提供心肌灌注、活性等信息,所以近來核磁應用在冠心病愈來愈多。但核磁研究放射性心臟損傷報道較少。放射性損傷是胸部腫瘤放射治療后引起的不良反應之一［1］。本實驗是用核磁研究犬放射性心臟損傷,旨在探討MRI在放射性心臟損傷中的應用價值［1］。

1 材料與方法

1.1實驗動物與照射方法取成年雄性健康比格犬8只,體重為(12.0±0.67)kg, 年齡為1歲, 動物由安徽省埠陽市維光動物實驗室提供, 中國輻射防護院動物中心對實驗犬進行標準化飼養。照射劑量為單次20 Gy。

1.2核磁掃描方法在照射前、照射后3個月、6個月對實驗犬進行掃描。用3%戊巴比妥鈉麻醉實驗犬(1 ml/kg), 備皮, 仰臥固定在真空墊上定位掃描。用德國Siemens Sonata 1.5 T磁共振掃描儀先掃心臟形態和功能, 再掃灌注和活性。先掃二腔、三腔、四腔、短軸, 掃描參數：TR 418 ms, TE 1.1 ms,翻轉角15°, 層厚6 mm, 視野350 mm×350 mm。左室電影掃描：TR 43.5 ms, TE 1.5 ms, 翻轉角15°, 層厚6 mm, 視野297 mm×340 mm。心肌灌注掃描：掃描開始后5~10 s用高壓注射器經肘靜脈注射對比劑, 對比劑為釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA), 注射速度5 ml/s, 總量按0.1~0.2 mmol/kg。左室延遲掃描：經肘靜脈注射對比劑8 ml, 注射速度1 ml/s, 注射對比劑10 min后進行活性掃描。

1.3核磁心臟圖像分析 心臟電影掃描完將圖像傳至工作站, 觀察是否出現局部室壁運動減弱或反向運動。灌注圖像觀察心肌是否出現不規則低信號區, 并記錄時間信號強度曲線。心肌活性觀察是否有心肌的延遲增強顯影, 并記錄延遲增強最佳時間。由3位不了解臨床資料的放射科醫師行雙盲獨立觀察分析, 以意見一致為判斷標準。

1.4病理檢查 用戊巴比妥鈉麻醉后, 10% Kcl 5 ml心腔內注射處死實驗犬, 肉眼觀察心包、心肌等的變化, 把樣本浸入3.7%的福爾馬林溶液中, 用石蠟包埋切片, 用HE染色,用光學顯微鏡觀察。

2 結果

2.1心臟電影、首過灌注、心肌活性 心臟電影：放療前心臟運動未見減弱, 放療后3個月, 有1只犬心運動功能減弱,放療后6個月有3只犬心運動功能減弱。首過灌注：實驗犬心臟放療前未見灌注缺損區, 放療3個月后12.5%出現邊界不規則的低信號灌注缺損區, 放療6個月后87.5%出現邊界不規則的低信號灌注缺損區。心肌活性：實驗犬心臟放療前未見延遲強化, 放療3個月后12.5%出現延遲強化, 放療6個月后62.5%出現延遲強化。

2.2病理改變 處死實驗犬充分暴露心臟后肉眼觀察, 8只犬心均可見照射區外表蒼白, 橫斷切開心肌, 照射野區心肌呈灰白色瘢痕狀, 質地變硬, 病理觀察照射區心肌出現退變、局灶性心肌壞死, 血管腫脹, 周圍向外滲透。HE染色照射區心肌退變、局灶性壞死, 血管腫脹, 血管內壁不規則, 周圍向外滲透, 周圍可見纖維形成。

3 討論

腫瘤的發病率居高不下, 放射治療是腫瘤治療常用的三大手段之一。食管癌、肺癌、乳腺癌等胸部腫瘤的治療常用放射治療。胸部放射治療常引起放射性心臟損傷(RIHD), RIHD是一種遠期副反應, 主要癥狀表現在心包及心肌纖維化、加速冠狀動脈粥樣硬化形成、心臟傳導阻滯及心瓣膜損傷。以前心臟一直被認為是可以抗拒放射線的損害, 直到20世紀90年代, 流行病學發現放射治療早期的胸部腫瘤疾病引起的心臟毒副作用超過了其帶來的益處, 放射性心臟損傷才逐漸得到重視。隨著醫療技術的發展和進步, 更多的腫瘤患者生存時間增加, RIHD越來越受到人們的重視。

MR心肌延遲增強掃描：心肌延遲增強掃描對心肌細胞存活能力的分析是以 Gd-DTPA 的分布特性作為基礎的, 正常狀態下Gd-DTPA 造影劑可迅速漏出血管床分布于細胞外間隙, 心肌損傷時心肌細胞膜破壞, 對比劑進入細胞內, 排出延遲滯留在心肌細胞內, 造影劑可縮短 T1, 呈高信號, 表現為延遲強化［2］；另外, 部分心肌發生程度不同的纖維化,細胞外間隙增大, 對比劑的分布容積大, 亦導致對比劑排出延遲。放射性心肌損傷心肌纖維化的形成主要是因為冠狀動脈、微循環內皮細胞的損傷, 雖然未受損的心肌細胞可以代償性增殖, 但由于重建時間短無法重建破壞的毛細血管網。內皮細胞的增殖、小動脈的變性、血管內膜膠原沉積可導致管壁增厚、官腔狹窄, 使心肌供血減少, 心肌缺血、纖維化。本實驗放療6個月較放療3個月延遲強化增多。

心臟電影空間和時間分辨率均較高, 可以直接測量心腔容積及室壁厚度, 還可以動態觀察心室壁運動情況。室壁運動減弱與心肌低灌注及延遲強化基本一致, 觀察局部心肌的收縮運動有助于進一步發現病變, 本實驗放療后3個月可觀察到1只實驗犬心臟前壁運動減弱, 放療后6個月可觀察到2只實驗犬心臟前壁運動減弱。

總之, 綜合上述實驗結果, 綜合分析心臟電影、首過灌注、心肌活性, 不僅可以早期區別損傷心肌與正常心肌, 還可以評判損傷心肌的活力。

［1］ 龐麗芳, 張歡.MRI及MSCT心肌灌注成像的研究進展.放射學實踐, 2011,26(1):97-100.

［2］ 李坤成.中華影像醫學心血管系統卷.北京:人民衛生出版社, 2007:105-118.

030009 太原市中心醫院影像科(武瑞鳳)；太原市中心醫院(蘇晉生 李星 周豐藝)；山西醫科大學第一醫院(宋建波 閆蕊 李思進)

蘇晉