研究背景：随着超声新技术的不断发展，超声对血管尤其是外周血管的诊断价值不断提高，较多学者应用无创的超声技术探讨早期诊断血管疾病及提高诊断准确性的方法。颅内动脉瘤(aneurysm，AN)的形成、生长、破裂或保持稳定一直是具有争议的问题，其中梭形动脉瘤(fusiform aneurysm，FAN)病因尚不明确，临床的治疗也较为困难。目前，由于伦理道德方面和医疗保险政策等因素的限制，对于颅内梭形动脉瘤包裹治疗的临床研究尚未见报道。动脉瘤包裹，即在动脉瘤囊体四周包绕某些物质，利用这些物质本身的强度、或这些物质引起的异物反应来加固动脉瘤壁的强度，以达到抵抗瘤壁扩张应力，限制动脉瘤的进一步膨胀，防止动脉瘤破裂再出血为目的。在进行动脉瘤的有关实验研究时，必须建立与人动脉瘤相似的动脉瘤模型。本文实验通过建立犬颈总动脉(Common carotid artery，CCA)梭形动脉瘤模型，研究梭形动脉瘤及其包裹治疗后高频超声(high-frequency ultrasound，HFUS)和经静脉声学造影(intravenous contract ultrasound，ICU)的声像图表现，部分结合多层螺旋CT血管造影(multi-slic CT angiography，MSCTA)检查，并与数字减影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)和病理结果相对照，评价应用超声技术对犬颈部梭形动脉瘤包裹术后的检测价值，初步探讨不同材料对犬颈部梭形动脉瘤包裹治疗的近远期效果。研究目的：1．建立犬的梭形动脉瘤(FAN)模型并行高频超声(HFUS)检测评估。2．应用HFUS观察不同材料包裹FAN的形态学特征和血流动力学变化，初步探讨不同材料包裹FAN的效果。3．对比分析彩色多普勒超声(CDFI)和声学造影(ICU)观察包裹动脉瘤的声像图表现，探讨声学造影提高包裹FAN血管检测准确性的价值。4．对比分析超声技术与MSCTA观察颈动脉包裹FAN闭塞后的影像特点，探讨无创影像技术联合检测包裹FAN血管的价值。材料和方法1．研究对象及模型制作10只健康犬，雌雄不限，体重12-18kg。分不同时间经显微外科手术截取犬一段颈外静脉(EJV)与颈总动脉(CCA)行端端吻合，建立双侧CCA梭形动脉瘤(FAN)模型20枚；术后经高频超声和DSA检测其成模效果，并于术中和／或术后处死犬解剖观察FAN大体情况。确定FAN为理想模型，且制模方法可行后，用同样的选材、制作方法于10只犬颈部血管制作FAN20枚，于制模同时分别使用人造生物膜、膨体聚四氟已烯膜片(e-PTFE)、自体颈外静脉(EJV)、涤纶片材料行AN包裹治疗术。每种材料包裹5枚分四个实验组，随机从前期成模的20枚FAN模型中选取5枚的HFUS检测数据和表现作为包裹AN对照组。2．仪器设备及药品HFUS和ICU检查：应用美国通用公司(GE)LOGIQ BOOK全数字电脑声像仪，线阵探头，中心频率5～10MHz。麻醉用药为：速眠欣0.08ml／kg+氯胺酮0.08ml／kg+阿托品0.5mg。声学造影剂采用全氟丙烷白蛋白气体微泡造影剂，微泡平均直径2.0～5.0μm，浓度1.0×10~9～2.0×10~9／ml，pH值6.4～7.4。造影剂量0.03ml／kg。DSA使用德国西门子公司AXIOM-Arpisdta设备和美国通用公司GE9800造影仪。造影剂：38％泛影葡胺。MSCTA所用设备为PHILIPS190P64层螺旋CT机。静脉团注选用非离子型对比剂碘必乐250ml，流率为3ml／s。3．HFUS检测方法局部放大测量动脉瘤模型和包裹AN血管段，即动脉瘤段(近、远端吻合口、载瘤动脉和动脉瘤腔)收缩期管径与壁的厚度。在彩色血流显示下脉冲多普勒取样测量动脉瘤段各部位的峰值血流速度(PSV)、舒张末期血流速度(EDV)和阻力指数(RI)，各测值为连续测定3个心动周期的平均值，检查时间不超过1h。声学造影方法：常规彩色多普勒观察管腔血流状况后，将图像探测深度改为3cm，余仪器设置条件不变，将探头放于要观察部位并固定。用1ml注射器经外周静脉“弹丸式”注射，重复3次，每次注射后立即尾随注入3ml生理盐水冲洗管壁，重复注射应每次间隔大于10～15min。造影剂注入后，观察管腔彩色血流信号变化，记录开始显效、增强及延迟时间。4．病理检查大体标本：以3％戊巴比妥钠过量处死实验犬，对于FAN模型，切取AN体及近、远端载瘤动脉1cm，观察AN模型排空及充盈状态下的形态、大小。对于包裹AN，包裹治疗术后影像观察结束，同样方法处死犬，手术取出犬颈部双侧CCA全长，纵行切开后，应用生理盐水冲洗血液，然后观察血管及包裹动脉瘤大体情况。截取CCA包裹动脉瘤段以及连接近远端载瘤动脉段共4cm，苏木红-伊红(HE)染色，观察包裹动脉瘤段各部位变化情况，部分做电镜观察其超微病理结构。5．统计学处理应用SPSS10.0软件包，采用单向方差分析(One-way ANOVA)统计学方法。P＜0.05为差异有统计学意义。结果1．犬嫁接性梭形动脉瘤模型建立及超声表现1．1动脉瘤模型建立及大体病理表现10只犬制成20个大小相似的双侧CCA梭型AN模型，术中成模率达100％(20／20)。术后解剖，排空状态和充盈状态下，双侧均为形态良好的梭形AN；1．2动脉瘤模型HFUS表现二维超声表现：动脉瘤为梭形，其瘤壁厚径对照近远端载瘤动脉壁，无显著性差异(P=0.417)。瘤腔内径对照载瘤动脉内径和吻合口内径，有显著性差异(P=0.000)。彩色多普勒(CDFI)显示动脉瘤腔内为红蓝各半和相间的涡流，吻合口彩色血流混杂明亮，载瘤动脉为红色层流。脉冲多普勒(PW)显示瘤体近、远侧端的PSV、EDV、RI均比近、远侧段载瘤动脉的高。瘤体近侧缘、顶部、远侧缘的RI值逐渐增高，PSV、EDV逐渐减小，且均比瘤体远侧端的低。2．动脉瘤包裹治疗后的高频超声表现2．1包裹AN的形态学特征自体EJV包裹AN：形态基本同FAN模型，瘤腔内径对照载瘤动脉和吻合口内径，有显著性差异(P=0.000)；与对照组相比包裹AN瘤腔内径高于对照组AN瘤腔内径，有显著性差异(P=0.003)；其瘤后壁与前壁、载瘤动脉壁厚径相比有显著性差异(P=0.007，0.002)。涤纶片包裹AN：80％瘤腔闭塞。e-PEFT和人造生物膜片包裹AN：二者形态基本相同，包裹AN瘤腔、吻合口内径与载瘤动脉内径基本接近；与对照组相比二者包裹AN瘤腔内径均缩小，有显著性差异(P=0.000，0.000)。80％的e-PTFE和60％人造生物膜片包裹层与动脉瘤壁之间有夹层间隙。二者包裹后动脉瘤前、后壁厚径与近远端载瘤动脉前后壁厚径相比，无显著性差异(P=0.580，0.410，0.180，0.749，0.525)。2．2包裹AN的血流动力学变化CDFI显示：人造生物膜和e-PTFE包裹AN瘤腔血流形态改变，瘤腔、吻合口和载瘤动脉血管腔内为单一的、延续良好的红色层流，但血流不能很好的充盈包裹瘤腔、贴紧瘤壁。自体EJV和未闭塞涤纶片包裹AN各部位彩色血流显像同AN模型，瘤腔仍为涡流形态，并可见彩色充盈缺损的血流图像。PW显示：四种材料组内各部位比较：人造生物膜组包裹AN瘤腔、载瘤动脉和吻合口的PSV、EDV、RI无显著性差异。自体EJV组包裹AN瘤腔内PSV、EDV低于载瘤动脉和吻合口处的PSV、EDV，有显著性差异(P=0.001，0.007，0.006，0.002)。e-PTFE组包裹AN瘤腔与吻合口相比PSV有显著性差异(P=0.002)。涤纶片组包裹AN瘤腔EDV低于载瘤动脉和吻合口EDV有显著性差异(P=0.002，0.024)。四组各部位分别与对照组相比：人造生物膜组在包裹AN瘤腔、载瘤动脉和吻合口PSV、EDV和RI与对照组比较无显著性差异；自体EJV组在包裹AN载瘤动脉PSV、EDV较对照组有显著性差异(P=0.039，0.037)；e-PTFE组在包裹AN吻合口PSV和载瘤动脉EDV高于对照组有显著性差异(P=0.000，0.000，0.007，0.041)。涤纶片组在包裹AN载瘤动脉PSV、EDV与对照组相比有显著性差异(P=0.002，0.000)；在包裹AN吻合口PSV低于对照组有显著性差异(P=0.000)。四组之间各部位比较：人造生物膜组在包裹AN载瘤动脉、吻合口和瘤腔PSV、EDV高于自体EJV组和涤纶片组，有显著性差异(P=0.001，0.000，0.002，0.008，0.026，0.013，0.035，0.048，0.043)；在载瘤动脉EDV低于e-PTFE组，而在该部位和瘤腔的RI高于e-PTFE组，有显著性差异(P=0.010，0.004，0.047)。e-PTFE组在包裹AN载瘤动脉和吻合口PSV、EDV高于涤纶片组，有显著性差异(P=0.003，0.000)；在瘤腔的PSV、EDV差异有显著性(P=0.011，0.003)；在载瘤动脉和瘤腔RI均低于涤纶片组，有显著性差异(P=0.004，0.026)；在吻合口PSV和载瘤动脉、瘤腔EDV差异有显著性(P=0.032，0.000，0.002，0.005)。自体EJV组在包裹AN吻合口的PSV和载瘤动脉EDV高于涤纶片组，有显著性差异(P=0.000，0.017)；在载瘤动脉PSV、EDV和吻合口部PSV低于e-PTFE组，有显著性差异(P=0.005，0.000，0.015)；在瘤腔PSV、EDV与e-PTFE组相比有显著性差异(P=0.013，0.004)；在载瘤动脉RI高于e-PTFE组，有显著性差异(P=0.027)2．3声学造影表现声学造影剂对于未闭塞的包裹AN瘤壁、载瘤动脉血管壁以及瘤腔、血管腔回声有明显的增强效果，闭塞不全包裹动脉瘤段可见稀疏的造影剂回声。各检测部位的血流速度明显改进。彩色脉冲重复频率加大，血流明亮充盈管腔，有外溢现象。重复注射造影剂后管壁显示更加清晰。包裹动脉瘤闭塞瘤腔，无造影剂显影，侧枝血管及椎动脉彩色血流显示较前清晰。3．闭塞包裹AN的HFUS和MSCTA表现包裹AN闭塞情况的显示：HFUS和MSCTA对实验动物CCA包裹AN闭塞血管的检出率为100％，确诊率分别为100％和80％。二者对斑块的显示，HFUS优于MSCTA，而HFUS对于闭塞程度的判断不如MSCTA；但HFUS对于动脉瘤闭塞血管局部情况的判断又较CT有优势。闭塞部位的评估：对颈动脉起始端、分叉部以及侧枝血管情况的判定HFUS不如MSCTA；但对闭塞血管各段尤其是对动脉瘤段血管壁的显示情况HFUS较MSCTA清晰。4．包裹AN病理及电镜结果4．1大体标本未闭塞包裹AN段壁光滑，吻合口处手术斑痕不明显，缝合线清晰可见；闭塞包裹AN段，可见斑块破裂和血栓形成，斑块破裂处所有的血栓均为白色柱状血栓，紧贴于动脉AN壁，部分包裹AN瘤腔中央可见狭小的间隙；两端吻合口及载瘤动脉附有凝血块，与瘤壁附着疏松。4．2 HE染色结果HE染色切片上各种材料包裹AN瘤壁最外层为纤维结缔组织，中层可见弹力纤维、胶原纤维和平滑肌细胞不同程度的分布；外膜与中膜之间可见大量均质红染胶原纤维增生、瘢痕形成，并可见类脂成份及异物残留；部分AN壁平滑肌细胞消失，弹力纤维缺乏，局部胶原纤维断裂，AN血管壁内皮不连续，可见异物巨细胞及内皮细胞坏死、脱落；管腔内可见大量红染坏死无结构物及退变炎症细胞。4．3电镜结果包裹AN段血管内可见红细胞及少量脱落的内皮细胞；内皮细胞呈多边形或略不规则形，细胞核呈椭圆形，胞浆内细胞器不丰富；部分内皮细胞与基膜不连续，脱落入管腔内。5．数字减影血管造影(DSA)20枚AN模型均显示为梭形，瘤腔内为涡流，造影剂滞留明显。AN包裹治疗后表现：人造生物膜和e-PTFE包裹AN近远侧端口径基本与载瘤动脉近远侧端口径一致；造影剂通过迅速、无滞留。自体EJV包裹AN增大，造影剂于近端吻合口延瘤体中轴至远端吻合口，然后沿两侧瘤壁返回瘤腔先各自形成小的涡流再汇合成整个瘤腔内大的涡流，造影剂滞留明显；瘤腔内造影剂消失时间延长并可见瘤壁有造影剂充盈缺损。涤纶片包裹AN闭塞血管造影剂经主动脉弓由颈动脉共干起始部迅速流入检测血管侧锁骨下动脉和椎动脉；可见侧枝血管充盈扩张，检测血管未显示。印证了超声结果，HFUS对于包裹AN闭塞段血管内膜增生的情况、斑块分布的范围以及内部性质的判定较DSA清晰。结论1．采用自体EJV嫁接颈动脉制作梭形动脉瘤，手术成功率高。本实验动脉瘤模型稳定可靠，允许从容的外科手术和导管介入。犬嫁接性梭形动脉瘤超声特点与人类相似是一种理想的颅内梭形动脉瘤影像学研究动物模型。2．本实验制作动物模型是研究动脉瘤外部包裹治疗的理想方法。采用显微外科的方法，应用人造生物膜、E-PTFE材料包裹FAN后，短、中期能改变FAN模型形态和该段的异常血流动力学状态，终止动脉瘤行为，防止动脉瘤扩大和破裂，远期效果有待进一步观察。而应用涤纶片和自体EJV材料在FAN模型囊体四周包绕，短中期效果不佳，二者包裹的FAN模型除了闭塞的以外，部分还有趋向扩大、破裂的可能。高频超声不仅能动态检测犬嫁接性梭形动脉瘤包裹后的时空变化，而且能有效检测到不同包裹材料的影像学特征，可以判断疗效。3．声学造影可弥补CDFI不足，对于包裹AN段和载瘤动脉的低速血流，造影剂能够显著增强和延长彩色血流显像，提高脉冲频谱的噪声，使频谱多普勒采样成功率增加；同时可提高血管的对比度，使CCA血管腔与管壁界线显示更加清晰，对真实反映包裹AN术后血管的血流动力学特征，诊断管壁内膜增生、管腔斑块形成的血流充盈缺损有帮助。4．对于动脉瘤包裹术后的不全闭塞或闭塞血管，HFUS检查对包裹AN段闭塞的范围、血管壁损伤的情况以及瘤腔内斑块和血栓的性质诊断明确，可对闭塞AN的包裹材料进行分析判别；MSCTA较HFUS空间分辨率高，可清晰显示包裹AN血管的全程、分支以及与周围结构的关系，对CCA血管闭塞的诊断快速、敏感。二者联合可快速、无创的提高影像检测包裹AN血管的准确性。