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目的:帕金森病(Parkinsons disease,PD)是一种常见的神经系统退行性疾病(黑质及黑质-纹状体通路变性所致的锥体外系疾病),是中老年人的多发病、常见病,严重危害着人类健康。本实验通过建立PD大鼠模型,探讨磁共振(Magnetic resonance imaging,MRI)及磁共振血管成像(MR angiography,MRA)在PD大鼠脑部的改变,质子磁共振波谱(1H-magnetic resonance spectroscopy,1H-MRS)及CT灌注(CT perfusion,CTP)成像在PD大鼠模型纹状体内的变化及在PD大鼠模型中的应用,同时使用功能近红外光谱系统(Near infrared spectroscopy,NIRS)微探头技术,观察记录正常及PD大鼠纹状体部的光谱学变化情况,了解PD大鼠脑部影像学与NIRS变化规律,作为活体参考数据,为NIRS的进一步科研和临床应用提供参考。
方法:大鼠分为模型组40只、假手术组20只及正常组20只。模型组于6-羟基多巴(6-hydroxydopamine,6-OHDA)右侧黑质致密部注射成模,阿朴吗啡(apomorphine,APO)腹腔注射(0.5 mg/kg体重)验证成模情况,三组大鼠同期饲养3月后,以7.0Tesla小动物专用磁共振仪对三组部分大鼠脑部行MRI、MRA扫描获得形态影像学资料;双侧纹状体行1H-MRS及64层螺旋CT灌注检测获得波谱及血流变化等功能影像学资料;使用NIRS微探头在三组所有大鼠双侧纹状体部进行在体实时监测,采集脑组织光学参数(μa、μs’、HbTotal、HbO2、Hb、SaO2、CBF、CBV)的变化情况;检测后处死三组部分大鼠,利用光镜及电镜观察纹状体及黑质病理变化。
结果:三组大鼠MRI平扫及MRA成像在形态学未见异常。模型组(制模取70只大鼠,共成模52只,随机取40只入组)大鼠6-OHDA毁损黑质后,大部分成模大鼠在第3天可以检测到稳定的旋转(>210 r/30 min),其余成模大鼠在第14天可以检测到稳定的旋转,成模率高达74.3%。MRI显示成模大鼠穿刺针道恰位于黑质部,而非成模大鼠穿刺针道偏离黑质部。模型组大鼠毁损侧纹状体内N-乙酰门冬氨酸(N-acetyl asparte,NAA)/肌酸(creatine,Cr)比值明显低于对侧及假手术、正常组的两侧(P<0.01),三组大鼠双侧纹状体内胆碱(choline,Cho)/Cr比值均无显著差别。模型组大鼠毁损侧纹状体部的脑血流量(cerebral blood flow,CBF)、脑血容量(cerebral blood volume,CBV)较对侧及假手术、正常组的两侧减低(P<0.05)。模型组大鼠毁损侧纹状体部近红外光谱参数(μs’、CBV)与对侧及假手术、正常组的两侧存在显著差异(P<0.05),其与CTP检测的CBF、CBV值之间具有相关关系。光镜、电镜观察模型组大鼠病侧纹状体及黑质部存在病理学改变。
结论:应用6-OHDA单侧毁损大鼠黑质致密部可以高效、简便、稳定地制作PD大鼠模型。MRI、MRA、1H-MRS和CTP检测可以为PD大鼠模型脑部的形态、代谢及病理学改变提供有价值的信息。NIRS技术能够依据光学参数的不同协助判别脑内不同功能异常的变化,可利用其活体在位监测大鼠脑部大体形态学无改变而血流及病理学等功能异常改变病变,证实NIRS微探针技术对功能异常脑部定性诊断的可行性,其活体参考数据可为NIRS的进一步科研和临床应用提供参考。