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背景和目的:颈动脉粥样硬化斑块破裂引起急性颈动脉闭塞和远端颅内血管栓塞是造成缺血性中风的主要原因之一。颈动脉内膜剥离术和颈动脉支架成形术是治疗颈动脉粥样硬化的两种有效方法。颈动脉粥样硬化大动物模型的建立将会应用于开展血管内支架成形术的基础研究。本研究旨建立猪颈动脉粥样硬化的动物模型,并且初步探讨核磁共振技术(MRI)识别颈动脉易损粥样硬化斑块的可行性以及增强MRI和斑块内新生血管形成的关系。
材料和方法:采用高脂高胆固醇饮食饲养联合手术部分结扎颈总动脉的方法,在5只中国实验用小型猪上建立颈动脉粥样硬化模型。双侧颈总动脉部分结扎术后采用超声多普勒检查证实形成70%左右的颈动脉狭窄,继续给予高脂高胆固醇饮食12周后,1.5TMRI上行双侧颈总动脉T1WI和增强T1WI序列检查,扫描间距为4mm。
MRI检查后处死动物,双侧颈总动脉取材,按照4mm大小切取形成血管片段进行石蜡包埋,行苏木素—伊红(HE)和平滑肌抗体(SMA)免疫组化染色,根据美国心脏协会(AHA)冠状动脉病变Stary分级和Oxford颈动脉易损斑块标准评定颈动脉粥样硬化程度。选取部分组织标本行血管内皮生长因子(VEGF)染色进一步判断斑块中新生血管形成的情况。
选取MRI图像和病理切片上组织形态结构相匹配的血管片段。测量增强TIWI序列中斑块厚度与血管直径的比值。同时测量增强前后TIWI序列的斑块信噪比(signal—to—nosieratio,SNR)和斑块肌肉对比噪声比(contrast—to—nosieratio,CNR)。此外,测量匹配血管片段在病理学检查中斑块厚度与与血管直径的比值,以及分析斑块内新生血管形成的情况。
所有计量资料用平均数士标准差来表示,采用单样本KS检验判断定量资料是否呈正态分布;正态分布资料采用Studentt检验,而非正态分布资料采用Mann—Whitney非参数检验分析。相关性分析计算Pearson相关系数。所有数据采用SPSS13.0软件进行统计学分析,p值小于0.05认为存在显著差异。
结果:5只小猪的10根颈总动脉诱发不同程度的动脉粥样硬化改变。44个血管片段在MRI图像和病理学检查之间相匹配。按照AHA/Stary分级,44个血管片段均为复杂性易损斑块,其中Ⅳ级1个,Ⅴ级15个和Ⅵ级28个。
本组44个颈动脉斑块中,38个斑块存在大量的泡沫细胞,28个具有大的脂质核心,5个斑块内有钙化。26个斑块的纤维帽最小厚度小于200μm。纤维帽厚度/脂质坏死核心厚度比值小于50%的斑块为25个。此外,17个斑块发生破裂,21个斑块内部可见出血,6个斑块可见附壁血栓形成,28个斑块内可见明显新生血管形成,11个斑块以纤维组织增生为主。按照Oxford颈动脉易损斑块标准,34个斑块属于不稳定性斑块。
MRIT1WI扫描发现血管腔内可见等和/或稍高信号,增强T1WI上可见不同程度强化,对照病理学检查证实为粥样硬化斑块。斑块厚度与血管直径的比值在增强T1WI序列中和HE病理学的测量结果之间有良好相关性(r=0.80,P<0.001)。T1WI斑块CNR、T1WI增强后斑块CNR和增强前后斑块CNR的差值在显著新生血管斑块组中的水平均明显高于其在无显著新生血管斑块组的水平(P值分别为0.01、0.001和<0.001)。增强前后T1WI序列斑块SNR的差值和病理学上显著新生血管形成之间也存在显著关系(P=0.01)。
结论:
1.采用联合颈动脉部分结扎和高脂高胆固醇饮食的方法,在中国实验小型猪可形成易损性颈动脉粥样硬化斑块。
2.初步研究表明MRI扫描可以判断此动物模型中诱发的颈动脉易损粥样斑块。增强后T1WI序列的斑块CNR升高可能提示斑块内存在显著新生血管形成。
3.此模型可进一步用于系列MR评估支架成形术对颈动脉粥样斑块的作用。但高分辨力MR序列评估此模型中颈动脉易损斑块的结构组成有待进一步研究。