MR T2 mapping成像评估介入栓塞法制备的急性心肌缺血模型心肌组织特征

刘新峰，李应龙，曾宪春 ，王荣品*，宋 辉，吴曙光

(1.贵州省人民医院放射科，2.介入科，贵州 贵阳 550002；3.贵州省中医药大学动物研究所，贵州 贵阳 550002)

缺血性心肌病是由于冠状动脉发生改变，导致心肌供血中断，相应区域心肌发生缺氧或梗死。随着我国进入老龄化社会，缺血性心肌病发病率逐年升高，且极易引发猝死。心肌缺血的病理机制、再灌注及新药研发等一直是国内外学者[1-2]研究的重点。MR T2 mapping成像可通过测量缺血心肌T2值来定量分析心肌损伤程度，为临床医师提供影像学支持[3]。本研究以介入栓塞法制备心肌缺血动物模型，采用MR T2 mapping成像评价建模前后心肌损伤程度，旨在为研究心肌缺血机制及新药研发提供方法。

1 材料与方法

1.1 动物 贵州小型猪15头，雄性8头、雌性7头，(15.1±1.9)个月，体质量(37.67±4.55)kg,由贵州中医药大学动物研究所提供。纳入标准：①饲养过程中动态观察小型猪饮食、活动及睡眠等，除外患病可能；②经超声检查除外心脏、腹部脏器等实质性病变。本研究经贵州省人民医院伦理委员会批准。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Aera 1.5T MR仪，Siemens Artis Zee DSA机。对小型猪进行清洗、烘干、称重等扫描前准备后，采用3%戊巴比妥钠联合速眠新Ⅱ注射液肌内注射复合麻醉，待其处于深度麻醉后保定于MR检查床上，行心脏常规扫描并定位左心室心底、心中、心尖层面，对心底、心中、心尖层面行T2 mapping序列扫描，扫描参数：TR 239.69 ms，FOV 360 mm×288 mm，TE 1.12 ms，层厚8 mm，翻转角12°，像素1.9 mm×1.9 mm×8.0 mm。

扫描完毕后迅速将小型猪送入介入科手术室，实行心电监护，经耳缘静脉注射利多卡因预防心室颤动。触摸股动脉搏动点，依次切开股动脉上部皮肤，分离股动脉，穿刺并植入5F血管鞘，于0.035in导丝导引下送入5F“JL”导管至左冠状动脉开口处，造影明确后，采用同轴技术在0.014in微导丝导引下送入2.2F微导管至左旋支， 并于造影明确定位后将明胶海绵颗粒或自体血凝块经微导管缓慢注入左旋支中部，再次造影确认左旋支中远部显影消失(图1)提示建模成功。术中监测动物生命体征，如无异常则撤管，固定血管鞘并处理切口。

将小型猪再次送入放射科，重复进行心脏左心室心肌短轴心底、心中、心尖层面T2 mapping序列扫描。扫描完毕后将小型猪一笼一只饲养，并注意保暖，注射青霉素以防感染。

1.3 图像分析 采用MRI后处理软件进行图像处理及分析。分别由2名高年资(工作3年以上)主治医师单独测量心肌初始T2值3次，最终结果取平均值(图2)，记录建模前后动物心底、心中及心尖部心肌T2值。

图1 建模后造影示小型猪左旋支显示清楚，可见栓塞点(箭)，中远部未见显示 图2 建模前(A)及建模后(B)测量左心室短轴心底T2值

表1 小型猪建模前后心底、心中、心尖部心肌T2值比较(ms，±s，n=13)

表1 小型猪建模前后心底、心中、心尖部心肌T2值比较(ms，±s，n=13)

时间T2值心底心中心尖F值P值建模前62.38±3.4262.93±2.2663.47±3.830.360.70建模后63.29±3.2172.18±1.9471.79±2.1153.14<0.01t值-1.70-11.81-6.26——P值0.11<0.01<0.01——

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。计量资料均符合正态分布，采用±s表示。采用单因素方差分析比较小型猪建模前及建模后左心室心底、心中、心尖部心肌T2值差异，3个部位两两比较采用LSD法或Games-Howell法；采用配对t检验比较小型猪建模前后的心底、心中、心尖部心肌T2值差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

15头小型猪，建模期间4头发生心室颤动，2头抢救成功，2头虽经心肺复苏、电除颤等仍未抢救成功，建模成功率为86.67%(13/15)。

最终纳入13头小型猪。建模前左心室心底、心中、心尖部心肌T2值总体差异无统计学意义(F=0.36,P=0.70)；建模后左心室心底、心中、心尖部心肌T2值总体差异有统计学意义(F=53.14,P<0.01)，心底部心肌T2值小于心中及心尖部(P均<0.01)，心中、心尖部差异无统计学意义(P>0.05)。建模后心中、心尖部心肌T2值均大于建模前(P均<0.01)，建模前后心底部心肌T2值差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

3 讨论

目前多数心肌疾病动物研究[4-5]采用兔、鼠、犬等构建模型，但前两者体型较小，且与人的心脏体积、形态、质量存在一定差异，此外冠状动脉细小，操作性较差，且MR检查时需专用动物线圈，增加了模型评估的难度；犬相对体型较大，但冠状动脉侧支血管较多，确定缺血范围及评估新药疗效存在一定难度[6]。贵州小型猪体型适中，遗传稳定，性情温顺，在解剖、生理及疾病演化方面与人具有高度相似性[7]，且冠状动脉3大分支走行清晰，侧支循环较少，便于开展心肌缺血研究。

本研究采用介入栓塞法制备心肌缺血模型。与开胸结扎法相比，此法可保证小型猪机体内环境稳定，且创伤小、发生心室颤动死亡率低，可重复性较好，适于长期观察、监测模型的生化指标及心脏功能改变。结合以往急性心肌缺血建模的经验与教训，若栓塞左冠状动脉前降支主干，极易引起心室颤动，栓塞前降支第1对角支则缺血范围较小不利于开展研究[8]。本研究栓塞左旋支中部，使心肌缺血范围适中，并用T2 mapping技术评价损伤程度。兰琴等[9]采用开胸改良回旋支结扎法制作急性心肌梗死模型，建模成功率约78.26%，高于侯洁等[10]以左冠状动脉结扎法建模的70%成功率。本研究采用介入栓塞法建模成功率为86.67%，优于上述研究。

MR T2 mapping成像采用快速自旋回波序列扫描，采集不同回波时间的信号，通过测量这些信号强度计算T2值[11]，对心肌水肿极其敏感，可减轻呼吸、心跳对图像质量的影响，水肿较严重区域还会在心肌伪彩图上表现出色彩差异。贵州小型猪正常心肌含水量约80%，本研究发现建模前小型猪左心室心底、心中、心尖部心肌T2值差异无统计学意义，说明贵州小型猪心肌组织成分稳定，尤其是水分子可通过细胞内外Na+/K+平衡保持动态稳定，满足建立实验模型的条件。

本研究发现建模前后左心室心底部心肌T2值差异无统计学意义，但建模后心中、心尖部心肌T2值大于建模前，且建模后左心室心肌自身比较，心中、心尖部心肌T2值也大于建模后，而心底部T2值无明显差异，可能原因在于本研究栓塞部位为左旋支中部，主要为心中部及心尖部的部分区域供血，当该区域因供血中断引起缺血缺氧时，ATP酶活性丧失，Na+滞留在细胞内，水分子内流引起心肌细胞水肿；同时缺氧引起毛细血管通透性增加，血液中的水分子大量渗透到心肌组织间隙，使心肌组织水肿加剧[12-13]，表现为该区域T2值上升。UGANDER等[14]发现心肌缺血梗死区T2值高于远离梗死区正常心肌T2值。亦有学者研究[15]表明，T2 mapping还可用于评估急性心肌梗死自缺血到发生梗死T2值的动态变化过程。

本研究的不足：受实验资源限制，建模量有限；心肌缺血是动态变化过程，而本研究未对心肌T2值进行追踪检测；未进行更为准确的病理解剖对照。

总之，介入栓塞法建立急性心肌缺血模型的建模成功率较高；MR T2 mapping成像可定量分析心肌缺血水肿程度；两种技术合理配合，可为研究心血管疾病病理机制、发展演化及药物开发提供工具。