超選擇性腦動脈栓塞兔腦缺血半暗帶及CTPI灌注參數的變化*

李岳勇，吳英寧，韋勤將，姜秋蘭，蔣天鵬，周 石，韋忠恒△

(1.右江民族醫學院附屬醫院介入科，廣西百色 533000；2.暨南大學臨床學院，廣州 510630；3.貴州醫科大學附屬醫院放射介入科，貴陽 550004 )

隨著國民飲食逐漸西化及國人年齡結構老齡化發展，腦缺血性疾病成為嚴重危害人群健康的疾病，其發病率逐年上升[1- 2]。溶栓治療需爭分奪秒，一般認為溶栓最佳時間窗為6 h[3]，及時診斷至關重要。近年來，隨著影像醫學的發展，尤其是腦梗死缺血半暗帶(ischemic penumbra，IP)技術的運用，明顯提高了腦梗死的早期診出率。本實驗采用介入技術超選擇性插管于新西蘭大白兔大腦中動脈注入自體血栓，2 h及6 h行CT灌注成像(CTPI)檢查，并對各參數值進行總結分析，探討6 h內的動脈灌注成像動態變化及血流動力學特征，以評價介入方法制模特點及CTPI在腦梗死早期診斷的應用價值，現報道如下。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1實驗動物 選擇純種新西蘭大白兔16只，月齡3～6月，體質量2.5～3.0 kg，雌雄不限，由右江民族醫學院動物實驗中心提供。

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

1.2方法

1.2.1術前準備 術前6 h禁食，適量飲水。用3%戊巴比妥1 mL/kg經耳緣靜脈注射麻醉新西蘭大白兔，觀察實驗兔角膜反射及肌肉松弛情況，達到滿意麻醉效果后進行手術。

1.2.2血栓制作 術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字血管減影(DSA)成像 實驗動物麻醉后，取仰臥位，四肢固定于自制木板，置于DSA手術臺。雙側腹股溝區備皮、消毒、鋪巾，切開右側腹股溝區股動脈搏動最強點皮膚，鈍性分離肌肉，暴露股動脈，直視下采用seldinger法穿刺股動脈成功后，送入微導絲，在導絲引導下引入1.8F微導管。在DSA監視指引下將微導管超選擇性插入右頸總動脈造影，明確顱內動脈有無血管畸形，做側位路徑圖觀察，以同軸導管技術插管至大腦中動脈(M1段)，行正側位造影，碘海醇總量為1 mL，速度為0.5 mL/s，明確大腦中動脈血流及解剖位置情況后，自微導管注入自體血栓栓塞大腦中動脈滿意，記錄栓塞時間,DSA證實腦梗死造模成功后，拔出股動脈穿刺管，結扎右側動脈，使用肝素生理鹽水沖洗導管及腹股溝區手術創口抗凝。術后觀察動物神經功能變化。

1.2.3腦梗死CTPI 腦栓塞實驗兔于2 h后轉至CT室行CTPI檢查，取仰臥位固定，經左側腹股溝區備皮、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股靜脈，使用輸液導管連接高壓注射器，團注法造影，對比劑速度為0.8 mL/s，總量為1.5 mL/kg，團注延遲時間為5 s，連續動態掃描實驗兔頭部橫斷面，掃描參數：層厚3 mm，管電壓120 kv，電流100 mA，圖像重建間隔時間0.5 s。掃描取圖滿意后將重建的圖像傳送到工作站進行后處理，對兔梗死區及對側健側CTPI參數[局部腦血流量(rCBF)、局部腦血容量(rCBV)、平均通過時間(MTT)、造影劑達峰時間(TTP)]進行分析，并制作灌注成像偽彩圖。根據偽彩圖的染色結果分為3個區：(1)CTPI上位于重度缺血區即梗死中心區染為深藍色彩圖；(2)CTPI上位于中度缺血區染為淡藍色彩圖歸為半暗帶區；(3)對側正常腦組織CTPI灌注成像為紅色對側鏡像區。

2 結 果

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

2.2實驗動物影像學改變

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檢查提示顱內動脈血管走形自然，管壁光滑；栓塞后腦動脈血管走向僵硬感，分支減少，見圖1。

A：栓塞前顯示顱內正常動脈及分支；B：栓塞后顯示大腦中動脈栓塞

圖1栓塞前后DSA造影圖像

2.2.2腦梗死CT灌注顯像 實驗兔栓塞后2 h行CTPI檢查，分析各參數值提示腦梗死病灶區灌注成像rCBF、rCBV、MTT、TTP值均異于對側健側區表現；栓塞中心區較健側區信號明顯減弱，腦栓塞病變邊緣IP區信號逐漸減弱，呈階梯樣改變。栓塞中心區與對側健側區腦組織CTPI各參數對比，差異均有統計學意義(P<0.01)；栓塞中心區與IP區CTPI各參數值對比，差異均有統計學意義(P<0.05)；IP區與對側健側區CTPI各參數值對比，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。根據參數圖上選擇梗死灶及健側感興趣區，記錄感興趣區的數值及坐標值，使用容積CT的acute perfusion軟件包進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染為深藍色彩圖；腦梗死灶邊緣中度缺血區染為淡藍色彩圖為IP區；健側腦組織CTPI灌注成像為紅色彩圖。6 h再次執行CTPI檢查提示腦梗死區及IP區rCBF、rCBV各參數信號值較2 h降低；MTT、TTP較2 h延長，見表1。

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

圖2灌注成像偽彩圖

表1 腦梗死2、6 h患側及健側區CTPI各參數值比較

a：P<0.01，b：P<0.05，與對側健側區比較；c：P<0.05，與IP區比較

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濟負擔。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越性[5- 6]，在判斷低灌注壓而處于缺血狀態的半暗帶病變區有著較高的靈敏度。

3.1動物模型的建立 目前常用于研究腦梗死的動物實驗模型有兔、鼠、猴等，因新西蘭大白兔腦血管解剖結構、神經系統功能與人類相似，而被廣泛用于腦缺血動物實驗造模[7- 9]。傳統的腦梗死模型建立方法多采用頸總動脈結扎法，少數采用化學誘導方法造模，其方法及特點各異。本實驗采用介入方法經股動脈插管栓塞兔大腦中動脈制作腦缺血模型，具有創傷性小、操作簡便的優點，便于行CTPI檢查及術中監測及護理。

栓塞材料的選擇為實驗成功的重要保證，為適應病變性質、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(動脈狹窄、斑塊脫落)形成自體血栓栓塞顱內動脈血管所致，國內外學者研究認為，動物自體血栓栓塞腦血管更接近機體急性腦梗死病理生理改變[8，10]，故本次動脈栓塞實驗采取兔自體血栓。大腦中動脈栓塞為人類腦缺血發作多發部位，本研究16只新西蘭大白兔經微導管超選擇插管于大腦中動脈，注入自備血栓栓塞成功，術后經CTPI檢查證實大腦中動脈供血區域不同程度梗死，造模成功率為100%。本研究表明，經DSA引導，可精確栓塞顱內靶血管，對頭頸部其他動脈血流影響小，避免了異位栓塞而造成術后神經功能評價差異，有利于實驗研究工作的展開。

本組兔急性腦梗死模型建立過程的經驗體會如下：(1)實驗動物選取健康新西蘭大白兔，并要求體質量至少為2.5 kg，保證有較大的腦靶血管進行造模實驗；(2)兔顱內血管細小、彎曲，手術插管于顱內大腦中動脈時，可DSA下路徑圖引導，精確栓塞靶血管；(3)經導管內推注血栓時速度不宜過快，以免出現腦出血的發生[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評價 CTPI是一種具備高靈敏度的時間和空間分辨力、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檢查可準確評估血流灌注變化，判斷腦組織微循環改變的生理功能。CTPI概念最早由MILES等[11]提出，其主要參數值包括：rCBF、rCBV、MTT、TTP。各參數值的變化反映顱內血管灌流量及生理功能變化，從而將腦組織形態學和功能學信息有機結合在一起，可準確判斷急性腦缺血疾病IP的存在及范圍[12]，為臨床及時診斷和指導溶栓治療方案(經動脈插管溶栓或靜脈溶栓)提供影像學依據[13]。IP為腦缺血性疾病發生的早期，rCBF下降而能量代謝升高，向腦梗死進展；臨床治療腦梗死的關鍵為挽救處于低灌注壓的缺血狀態的半暗帶區腦組織，使栓塞腦血管迅速再通。本組實驗兔腦栓塞后2 h行CTPI檢查顯示，腦梗死病變中心區較之健側區及IP區，其rCBF、rCBV明顯下降，MTT、TTP時間明顯延長，組間參數值比較，差異均有統計學意義(P<0.01或P<0.05)；IP區CTPI示CBF、CBV輕度降低，MTT、TTP時間略顯延長，與相關研究報道相符[14]；6 h后對實驗動物行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rCBF、rCBV明顯降低,MTT、TTP時間無限期延遲。MURPHY等[15]認為，rCBF與rCBV聯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記錄腦缺血側和非缺血側rCBF變化，可及時了解患者腦組織的病理生理變化，本實驗研究結果與腦缺血病理生理改變相符。曾有研究認為，兔大腦動脈環代償良好，因栓塞后側支循環建立，而不利于腦栓塞模型的制作[16]；本次動物實驗行大腦中動脈栓塞后，行DSA腦血管造影未顯示頸內、外側枝血管供血，CTPI顯示腦梗死區與栓塞動脈血管分布相符，因此，動物造模實驗結果是成功、可靠的。對于可能存在的X射線輻射及放射暴露損傷的影響，既往研究認為，只要做好相應的防護，DSA下操作是安全可行的[17]。其他諸如動物對麻醉藥物及造影劑的耐受性對于各參數的影響等因素，尚需要進一步研究。

綜上所述，應用介入技術制作兔腦梗死模型具有創傷性小、栓塞準確、腦缺血效果好的優點，栓塞兔大腦中動脈進行實驗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、圖像直觀的優點，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診斷、病理生理變化的研究，為進一步腦梗死神經保護用藥及溶栓治療研究打下堅實的基礎。