高血压脑病动物模型的脑灌注成像研究

高 波，吕 翠，刘奉立，于国华，巴茂文

（1.烟台毓璜顶医院影像科，山东 烟台 264000；2.烟台市烟台山医院神经内科，山东 烟台 264001）

高血压脑病 （Hypertensive encephalopathy，HTE）是指血压急剧升高、诱发脑小动脉发生持久而严重的痉挛后，出现被动性或强制性扩张，使脑循环发生急性障碍，导致脑水肿和高颅压，引起一系列的临床表现[1]。HTE的发病机制尚未明确，目前有自动调节崩溃和自动调节过度两种学说[2-5]。磁共振灌注加权成像（PWI）在评价HTE脑血流灌注方面研究相对较少。本研究按时间顺序做纵向比较，对脑的不同区域做横向比较，旨在探讨HTE的脑血流分布差异及动态变化，以期提高对其发病机制的认识。

1 材料与方法

1.1 动物模型的制备

选取体质量4～5 kg的新西兰大白兔20只，雌雄不限。用血压计测量右后腿血压（3次，取中间值）作为基础血压，并计算出平均动脉压（Mean arterial pressure，MAP，2/3舒张压+1/3收缩压)。采用重酒石酸间轻胺注射液肌肉注射法建立HTE动物模型[6]，10只家兔采用肌肉注射重酒石酸间羟胺每日1次，每次2.5 mg/kg。单笼饲养观察，记录基础血压与诱发的高血压值。整个实验过程中记录动物精神状态、呼吸及肢体运动功能的改变。实验结束后，将动物处死、取出完整的脑组织放入10%多聚甲醛中固定，尽量沿扫描方向切成2～3 mm厚的切片，石蜡切片HE染色，光镜下观察。

1.2 PWI扫描

MR检查设备为美国GE公司生产的Signa Excite 3.0T磁共振成像设备，8通道头颈联合线圈。先行脑部常规MRI扫描，扫描序列包括T1WI、T2WI、DWI。脑PWI扫描采用GRE-EPI序列，TR/TE= 1 600/25 ms，层厚4 mm，间隔0.3 mm，相位20，采集时间1.04 min；经耳缘静脉注入钆对比剂Gd-DTPA（德国拜耳先灵公司生产），剂量为0.1 mmol/kg体质量[7]。每3 d一次MRI扫描，共扫描6次。

1.3 图像观察及后处理

由2名高年资MR诊断医师对比观察常规MRI图像及PWI图像。在ADW 4.3工作站上用FUNCTOOL软件进行后处理，选择近基底节层面，左右对称地设置前、中、后3个兴趣区（ROI），测量不同部位的灌注参数包括负性增强积分（NEI）即脑血容量（CBV）、平均通过时间（MTT），根据中心容积定律脑血流量（CBF）=CBV÷MTT计算出相应区域的CBF值。

1.4 统计学处理

采用SPSS 18.0统计学软件，测量得到的计量资料采用均数±标准差表示，组内比较采用配对资料-t检验，组间比较采用独立样本-t检验，以P＜0.05作为差别有显著性意义水准。

2 结果

2.1 实验前后血压的比较

见表1。10只家兔试验前3次平均动脉压为（112.8±9.7）mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），肌肉注射间羟胺 （2.5 mg/kg）后血压于10 min即明显增高，30～60 min时间段达峰值，约增高50.6%，然后缓慢下降。其中1只兔在试验过程中死亡。

表1 2组血压变化的比较

2.2 脑不同部位脑血流灌注情况

见表2。常规MRI检查显示异常信号区ROI的CBV、CBF及MTT随时间变化情况见表2。病变区CBV、CBF先逐渐上升，在第9 d达到最高峰，晚于MAP在第6 d达到最高峰，因此CBF的变化晚于MAP的变化，然后逐渐下降至基本正常水平（图1）；MTT的变化不明显。脑血流灌注变化以后部明显，前部、中部变化较小（图2，3）。

2.3 光镜下对比观察脑水肿情况

在大体脑切片红四氮唑染色中，未见不着色区域；石蜡切片苏木精-伊红染色结果，对照组光镜下细胞结构观察未见明显改变，实验组切片中可见血管周围存在较宽的间隙，并见神经元凋亡和髓鞘脱失等改变（图4）。

3 讨论

本组实验中，脑的过度灌注状态在第9 d表现得最为明显，停药1周后血流灌注即恢复到接近正常水平，即CBF先增加再下降，CBF的最高峰发生在MAP高峰之后3 d，这说明CBF变化要晚于血压的变化。高血压脑病的发病机制虽有大量研究但尚不明确，目前有自动调节崩溃和过度调节2种学说[5，8]。前者认为由于血压急剧升高，Bayliss效应（即在正常生理状态下，脑血管在一定的血压变化范围内能自动地调节进入脑内的血流量）丧失，脑小动脉由收缩转为持续性被动扩张，造成过度灌注，血脑屏障（Blood brain barrior，BBB）损伤，血管内液体和血细胞外渗，而出现脑水肿、高颅压、点状出血和微血栓形成；后者也称小动脉痉挛学说，认为当血压急剧升高时脑小动脉自动调节过度，出现持续性痉挛，导致脑微循环的CBF减少，毛细血管壁缺血，BBB受损，通透性增加。目前多数学者支持前一种学说[1-6，8]，本实验也支持这种观点。

表2 HTE组（n=9）注药不同时间点脑灌注情况

图1 病变区CBV、CBF随MAP的变化曲线。Figure 1.Changing curves of CBV,CBF with MAP.

图2 兔脑不同部位随时间CBF的变化曲线。Figure 2.Changing curves of CBF with time in different regions.

图3 兔脑不同部位灌注曲线图。图3a：兔脑前、中及后部不同ROI的选取，图左下方显示不同部位ROI的CBV值，呈从前到后依次递增的变化趋势；图3b：不同ROI的灌注曲线。 图4 兔脑大体标本及病理切片。图4a：兔脑经红四氮唑染色大体观察未见不着色区域；图4b：HE染色：光镜下观察细胞结构未见明显改变，部分血管周围存在较宽的间隙，并见神经元凋亡和髓鞘脱失等改变。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.

正常情况下大脑皮质区仅约50%的毛细血管处于开放状态，另50%不开放，起血流储备作用。脑血流灌注增多并伴有灌注时间延长，提示脑静脉瘀血，后者可导致毛细血管灌注压增高，容易损伤内皮细胞和胶质细胞足突，使血管通透性增大，引起血管源性脑水肿。双侧大脑顶枕叶皮层下白质内对称性脑水肿是HTE的特征性影像学表现，而且经对症治疗后水肿完全吸收消失，故目前国内外又将其称为“可逆性后部脑病综合征 （Posterior reversible encephalopathy syndrome，PRES）”[10-12]。目前对HTE或PRES灌注的研究较少，有的显示异常信号区低灌注，有的显示为高灌注，结论不一。有些研究中在高血压危象发作后1～3 d才进行灌注检查，病人已经得到相应降压等对症治疗，延迟的灌注检查结果不能准确反映水肿发生时的局部过程，可能会导致对HTE或PRES病因的错误分析。部分PRES患者由于药物以及疾病本身的关系，可在无明显血压升高的情况下发病[13]；或即使存在高血压，也未达到脑血管自身调节范围的上限，提示不一定出现自动调节功能崩溃，可能与自动调节功能下降或/和BBB通透性增加有关。

Schwartz等[14]认为PRES是一个脑血流动力学快速、短暂改变的动态过程。在急性高血压状态，PRES脑灌注通常明显增加，但在降压后灌注也会下降，本试验已证明了这一点。任何情况下出现的间质性水肿或细胞内水肿都会使局部灌注减低，因此必须在合适的时间窗内观察HTE或PRES的灌注情况，以避免对结果的误解。在灌注检查中同时测量血压的前瞻性研究对澄清这些问题是非常必要的。

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