脑梗死是严重危害人类生命健康的常见病、多发病,具有较高的死亡率和致残率,目前除了溶栓治疗外还没有有效的治疗方法,脑梗死的早期诊断、溶栓的适应症、途径及溶栓前后的病理生理变化等问题也有待进一步研究。这也说明了加强脑梗死基础研究的重要性和紧迫性。栓子脱落阻塞血管是脑梗死发病的重要机制,制作模拟人类脑动脉栓塞的动物模型,可为临床研究提供实验性理论依据。兔脑血管结构与人脑结构相似,相对于大鼠而言,兔脑体积较大,较适合神经影像学研究,且兔体形适中,性情温和,易于手术和标本采集,因此选用兔制作动物模型。以往多采用线栓法制作大脑中动脉闭塞模型,但该方法的局限性是只能引起大脑中动脉供血范围的大面积脑梗死。制作微栓塞模型能够模拟人类微栓子脱落的过程,观察微栓子随血液流动引起的脑损伤,并进一步探讨微栓塞的病理生理学改变及影像学特点。CT灌注成像具有成像速度快,时间和空间分辨率高,操作简单易行等优点,与MR灌注成像相比灌注功能图像质量好,且稳定性高,因此促成了CT灌注成像的研究。第一部分正常兔脑血流动力学的多层螺旋CT灌注成像研究目的:探讨多层螺旋CT灌注成像(CT perfusion imaging,CTPI)技术在正常兔脑血流动力学中的应用。材料与方法:应用GE Light Speed 16多层螺旋CT机对20只健康新西兰种大白兔行CT灌注成像研究,体重2.5～3.0 kg。先行CT普通平扫,然后选择基底节及相邻层面行2cm范围的CT灌注扫描。扫描参数:层厚2.5mm,管电压120kV,管电流150mA,矩阵512×512,FOV 9.6cm,经股静脉途径以1.5 ml/s速率注入5ml对比剂欧乃派克(omnipaque,300mg/ml),扫描延迟时间5s,连续30s动态扫描,图像重建间隔时间0.5s,共获得472幅图像。使用GE perfusion3.0脑灌注软件包进行图像后处理,获得兔脑8个相邻层面的脑血流量(cerebral blood flow,CBF)图、脑血容积(cerebral blood volume,CBV)图和平均通过时间(mean transit time,MTT)图。分别选取左右两侧相对应部位的额叶、颞叶、顶叶、基底节、脑干及小脑,测量各自的CBF、CBV及MTT值,并利用SPSS11.0统计学软件分析左右两侧及不同部位间CBF、CBV及MTT值是否存在显著差异,以P＜0.05作为有统计学意义标准。结果:20只兔均可直接进入自动调节阈值界面,生成的CBF,CBV及MTT图伪彩色对称,无异常灌注缺损区,灌注范围包括额叶至小脑大部分脑组织。经配对t检验,脑内各部位CBF值(t=0.517,P=0.608)、CBV值(t=1.581,P=0.120)及MTT值(t=-0.541,P=0.591)在两侧半球间无统计学差异;经单因素方差分析,基底节及脑干灌注高于额叶、颞叶、顶叶及小脑,不同部位间CBF值(F=3.059,P=0.013)及MTT值(F=2.493,P=0.036)差异具有统计学意义,CBV值差异无统计学意义(F=1.189,P=0.320)。正常兔脑平均CBF、CBV、MTT值分别为(115.45±36.83)ml/(min·100g)、(3.85±1.20)ml/100g、(2.43±0.81)s。结论:采用经股静脉注入对比剂的方法可以获得满意的CT灌注图像;MSCT灌注成像技术为兔脑血流动力学研究提供了一种新的无创性手段,所获得的血流动力学参数值具有可重复性,为各种疾病兔脑模型的CT灌注研究奠定了基础。第二部分急性兔脑微栓塞模型的建立及CT灌注评价目的:建立稳定的兔脑微栓塞模型,以期为进一步开展脑微栓塞的病理生理变化及影像学研究提供可靠实用的工具;探讨CTPI技术对早期脑缺血的应用价值。材料与方法:30只健康新西兰种大白兔,体重2.5～3.0 kg,随机分成2组,其中A组5只,为假手术对照组;B组25只,为微栓塞组。分离右侧颈部血管,观察兔颈部血管的解剖及变异,经颈外动脉向颈内动脉注入直径约0.5mm的SiO2颗粒10枚,栓塞后30min行CTPI,24小时处死动物取脑组织,10%甲醛液中固定,一周后行5mm厚冠状位切片,并取材经HE染色及石蜡包埋。CT灌注成像方法及图像后处理方法同第一部分。在灌注功能图上测量灌注异常侧与正常对侧的CBF、CBV及MTT值,并进行统计学分析。对照CTPI及HE染色结果,利用SPSS11.0统计学软件进行CBF、CBV及MTT ROC曲线分析,评价各灌注参数诊断早期脑缺血的准确性。结果:右侧颈总动脉在下颌角处分为颈内动脉和颈外动脉,颈内动脉较颈外动脉细小,且颈内动脉起始部可见膨大的颈动脉窦,本组实验30只兔颈内动脉起源均为Ⅰ型(外侧起源型),其中ⅠA型(枕动脉起源于颈外动脉)占73.3%(22/30),ⅠB型(枕动脉起源于颈内动脉近端)占26.7%(8/30)。颈内动脉及颈外动脉平均直径分别为1.15±0.27mm及1.93±0.32mm。A组CTPI未见明显异常灌注区。B组中有3只因实验意外死亡,1只因下肢静脉穿刺失败导致CTPI检查失败,21只行CTPI检查,其中18只CTPI异常,HE染色显示10只脑梗死,7只脑缺血,1只未见明显异常;3只CTPI未见明显异常,HE染色显示1只轻度脑缺血,2只未见明显异常。灌注异常主要表现为局部CBF降低、MTT延长、CBV无明显变化或轻度上升、下降,包括5只右侧额、颞叶片状低灌注;4只右侧额叶、颞叶、基底节及脑干片状低灌注;7只右侧颞叶小片低灌注;2只双侧额颞叶小片低灌注。经配对t检验,灌注异常侧与正常对侧CBF值(t=-7.286,P=0.000)、MTT值(t=5.556,P=0.000)比较有统计学差异,CBV值(t=-1.080,P=0.287)无统计学差异,患侧CBF平均减少为对侧的38.7%±23.7%(1%～83%),MTT较对侧延长6.22±5.36s(0.08s～18.33s)。ROC曲线分析提示MTT诊断早期脑缺血的准确性略高于CBF,CBF和MTT的准确性均明显高于CBV。CBF＜67.06ml/(min·100g),诊断早期脑缺血的灵敏度为84.6%,特异度为84.6%;CBV＜3.08ml/100g,诊断早期脑缺血的灵敏度为74.4%,特异度为74.4%;MTT＞4.58s,诊断早期脑缺血的灵敏度为87.2%,特异度为87.2%。结论:兔脑血管结构与人脑结构相似,相对于大鼠而言,兔脑体积较大,且兔体形适中,性情温和,易于手术和标本采集,可用兔制作脑缺血模型;采用经颈外动脉向颈内动脉注入微栓子的方法能够建立基本稳定的兔脑微栓塞模型;CBF及MTT诊断早期脑缺血具有较高的准确性,CTPI技术可以准确、无创地反映兔局部脑缺血模型的血流动力学变化。第三部分急性兔脑微栓塞模型CT灌注成像各参数的时间变化规律目的:探讨急性兔脑微栓塞模型CT灌注成像各参数的动态变化规律,评价CTPI技术区分脑缺血和脑梗死的价值。材料与方法:对栓塞后30minCTPI异常的18只兔分别于栓塞后3h、6h、12h及24h行CT灌注成像,根据HE染色结果将模型分为缺血组和梗死组,分别观察缺血组和梗死组兔脑CT灌注成像各参数的时间变化规律。CT灌注成像方法及图像后处理方法同第一部分。在灌注功能图上测量不同时间灌注异常侧与正常对侧的CBF、CBV及MTT值。利用SPSS11.0统计学软件进行CBF、CBV及MTT ROC曲线分析,评价各灌注参数诊断脑梗死的准确性。结果:30min时缺血兔脑不同程度低灌注,表现为CBF值不同程度降低,MTT值不同程度延长,CBV值无显著变化,3～6h低灌注进一步加重,CBV值略降低,12h低灌注不同程度恢复,24h进一步恢复。不同时间之间CBF及MTT值均有显著性差异(F=20.08,P=0.001;F=13.22,P=0.002),CBV值无显著性差异(F=1.34,P=0.267)。30min、3h、6h、12h及24h缺血侧与正常对侧CBV值比较均无显著性差异,30min、3h、6h及12h缺血侧与正常对侧CBF及MTT值比较均有显著性差异,24h缺血侧与正常对侧CBF及MTT值比较无显著性差异。30min梗死兔脑明显低灌注,表现为CBF及CBV值显著降低,MTT值显著延长,3只兔低灌注分别在3h、6h及12h不同程度恢复,然后下一时间又迅速降低并随着时间延长进一步加剧,其余7只兔低灌注程度随时间延长逐渐加剧或在一定水平上波动。不同时间之间CBF及CBV值比较均无显著性差异(F=2.01,P=0.097;F=2.399,P=0.054),MTT值有显著性差异(F=5.39,P=0.001)。30min、3h、6h、12h及24h梗死侧与正常对侧CBF、CBV及MTT值比较均有显著性差异。脑缺血与脑梗死的平均CBF、CBV和MTT值分别为(58.08+20.81)ml/(min·100g)、(3.29±0.62)ml/100g、(6.03±2.50)s及(16.47±14.91)ml/(min·100g)、(1.87±1.04)ml/100g、(13.69±5.15)s,差异具有统计学意义。ROC曲线分析提示CBF诊断脑梗死的准确性明显高于CBV,MTT略高于CBF。CBF＜27.07ml/(min·100g),诊断脑梗死的灵敏度为82.8%,特异度为82.3%;CBV＜2.48ml/100g,诊断脑梗死的灵敏度为73.8%,特异度为74.2%;MTT＞7.77s,诊断脑梗死的灵敏度为89.3%,特异度为85.5%。结论:脑缺血3～6h低灌注最明显,12～24h低灌注不同程度恢复,而脑梗死随时间延长低灌注程度不断加重或一过性恢复后再次加重。脑缺血的特征是CBF和CBV的不匹配,缺血组织CBF显著降低,CBV无显著变化,而脑梗死则表现为这两个参数的一致性下降。CBF＜27.07ml/(min·100g),MTT＞7.77s诊断脑梗死有很高的准确性,可用于区分脑缺血和脑梗死。