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冠状动脉阻塞导致的急性心肌梗死严重威胁人类生命健康。各种挽救缺血心肌技术的出现和快速发展,使得人为干预复灌缺血心肌成为现实。存活心肌在术后心功能的改善和防止心室重构上有着举足轻重的作用。准确评价心肌存活性为临床策略提供关键依据。多种影像学技术可用于心肌存活性评价,各具优势和不足。多巴酚丁胺负荷超声在临床普遍使用,但其半定量检测方法敏感性不够,缺乏客观性。目前缺乏一种快速、简便的检测方法用于识别存活心肌。许多研究证明,实时心肌声学造影、斑点追踪等技术能分别准确定量检测心肌微循环灌注和运动。心肌声学造影提供了心肌微血管结构和血流量的信息,利用斑点追踪则获得的二维应变参数可敏锐反映心肌运动功能。在急性心肌缺血发生后,正常心肌、存活心肌和非存活心肌的血流灌注和运动会有不同表现,利用上述参数可定量分析不同性质心肌节段之间的变化差异。腺苷和多巴酚丁胺等负荷药物通过不同作用机制可以将定量参数变化差异放大,从而提高检测灵敏性和特异性。1 因此,类似于 PET通过细胞代谢和微循环灌注两方面评价存活心肌思路。我们设想如果通过分析负荷前后心肌灌注和运动参数的变化,应能获得更全面缺血心肌的信息,从而识别存活和非存活心肌。为此本课题按照这个思路设计了三部分的实验,旨在探索这种联合评价方法的可行性、准确性,希望能为临床术前心肌存活性的评价提供一种新方法。 第一部分犬急性心肌缺血和梗死动物模型复制的相关研究 第一节超声引导下经皮冠状动脉介入复制急性心肌缺血和梗死模型 目的:探讨利用超声影像作为引导技术,通过经皮冠脉介入方法复制急性心肌缺血和梗死动物模型的可能性。 方法:健康杂种犬4只,以3%戊巴比妥钠(1 ml/kg)麻醉,动物呼吸机维持正压人工呼吸。经左侧股静脉穿刺置入5F鞘管建立静脉通道,经右侧股动脉穿刺置入6F鞘管或经右侧颈总动脉穿刺置入6F动脉鞘管,弹丸式注射肝素钠2500 U。超声引导下将改制5F Judkins左冠脉造影导管(JL2.0)送至主动脉根部,再将3F微导管管尖送至左冠状动脉开口附近,使其导管尖端平行对向左冠脉开口。 结果:(1)经股动脉穿刺置管,很难以使指引导管顺利通过主动脉弓到达升主动脉,改由经右侧颈总动脉穿刺置管,可以将指引导管送至主动脉根部。(2)超声影像可清晰显示颈动脉穿刺置管、推送过程,及到达主动脉根部的指引管前端图像,亦可清晰显示冠状动脉开口位置和左冠状动脉前降支和回旋支的近心端,但不能完全清晰显示指引导管前端。经反复多次尝试,未能将微导管送入左侧冠状动脉内。 结论:本部分实验虽未能成功复制动物模型,但通过选择体型合适实验动物、采用合适介入术器具、提高介入操作技术等方面的改进,相信于超声引导下实现闭胸冠状动脉插管建立急性实验动物心急缺血和梗死模型应可行。 第二节开胸冠状动脉阻断复制急性心肌缺血和梗死模型 目的:采用结扎冠状动脉前降支方法复制急性心肌缺血和梗死模型。 方法:健康杂种犬28只,以3%戊巴比妥钠(30 mg/ml/kg)经腹腔注射麻醉,动物呼吸机维持正压人工呼吸。于胸骨正中切开,制作心包吊篮。分离冠状动脉左前降支(发出第一对角支后),行缺血预处理后结扎建成实验动物急性心肌缺血和梗死模型。实验动物随后行常规超声和冠状动脉造影检查。冠脉结扎90 min后,心肌组织取材分别送光镜和电镜病理学检查。心脏大体标本使用TTC和伊文思蓝染色观察心肌缺血和梗死区域。 结果:(1)3只实验动物死于室颤,1只死于通气不足,余24只动物成功建立急性心肌缺血和梗死模型。冠脉阻断后实验动物心率和血压降低。(2)左冠状动脉造影显示17只实验动物左冠结扎处血流完全阻断,余6只为冠脉狭窄>90%。(3)超声心动图检查见实验动物室间隔和左室前壁搏动减弱,左室射血分数(EF%)降低。(4)大体标本染色后非缺血区心肌为蓝色,缺血区心肌呈砖红色,梗死区不着色或呈苍白色。(5)HE染色正常心肌染色均匀,细胞境界清晰,心肌横纹清楚;梗死心肌纤维紊乱,胞浆肿胀、溶解、细胞核变性;缺血区心肌细胞胞浆略肿胀、细胞间隙增宽。(6)透射电镜梗死区心肌纤维肿胀、溶解,线粒体破裂,核膜破裂,核固缩、碎裂、溶解,细胞内可见絮状致密体;缺血区心肌主要表现为细胞核内染色质边集、核周间隙增宽,内质网和线粒体肿胀。 结论:(1)经心电图、冠脉造影、超声心动图和病理组织检查证实实验动物急性心肌缺血和梗死模型复制成功。(2)TTC和伊文思蓝双染色可在大体标本上清晰区分正常心肌、存活心肌和梗死心肌。 第二部分腺苷负荷实时心肌造影评价心肌存活性 目的:采用实时心肌声学造影方法,分别在静息和腺苷负荷状态下对急性心肌缺血和梗死模型进行心肌灌注定性和定量评价,探索该方法评价心肌存活性的可行性和准确性,并寻找合适评价参数。 方法:健康杂种犬28只,成功复制急性心肌缺血和梗死模型。于LAD阻断后60 min,用自制全氟丙烷脂质微泡造影剂分别行静息和腺苷负荷心肌造影检查。存储动态图像进行脱机后分析。心脏标本行TTC和Evans Blue双染色,以染色结果为“金标准”,定量分析正常心肌和缺血心肌的血流量。其中5只动物行腺苷负荷99Tcm-MIBI心肌灌注SPECT检查。 结果:根据病理染色结果分组,正常心肌组251个节段,存活心肌组58个节段,非存活心肌组75个节段。通过MCE做定性评价,检出灌注减少和灌注缺损的危险心肌节段111个,其敏感性为76.7%,特异性为85.6%。99Tcm-MIBI SPECT检出危险心肌节段的敏感性84.61%,特异性78.04%。静息状态和负荷下,A(断面心肌局部血容量)、β(心肌内血管网平均血流速度)、A×β(心肌的血流量)及RA(A储备值)、Rβ(β储备值)、RA×β(A×β储备值)值均有显著性差异,其中正常节段心肌储备值明显高于存活节段(P<0.05)和非存活节段(P<0.01)。存活节段储备值RA、Rβ、RA×β均低于正常节段(P<0.05),但明显高于非存活节段(P<0.01)。 结论:心肌造影的定性分析与99Tcm-MIBI SPECT分析相比,敏感性稍低,特异性稍高,但不能识别存活心肌。腺苷负荷实时心肌声学造影定量分析则能反映静息和负荷状态下正常心肌、存活心肌和非存活心肌各组之间血流灌注参数的显著性差异,能识别不同于正常或梗死的存活心肌。RA×β可以作为一个反映心肌存活性的敏感指标。 第三部分小剂量多巴酚丁胺负荷心肌造影联合二维应变评价存活心肌 目的:本研究旨在将斑点追踪成像(STI)和小剂量多巴酚丁胺负荷试验相联合,在实时心肌造影条件下,通过定量分析动物模型心肌的二维应变参数的变化,探讨该方法检测存活心肌的能力和价值。 方法:健康杂种犬28只,成功复制急性心肌缺血和梗死模型。分别于基础状态、LAD结扎90 min后和小剂量多巴酚丁胺负荷状态下,应用 STI采集心肌运动二维应变信息。图像采集均是在实时心肌造影状态下进行(机械指数0.7)。存储动态图像进行脱机后分析。心脏标本行TTC和Evans Blue双染色,以染色结果为“金标准”划分正常心肌、存活心肌节段和非存活节段。再结合心肌超声造影的结果,识别存活心肌。 结果:基础状态下各节段室壁运动正常,各节段二维应变曲线变化较一致。LAD阻断90 min后,缺血区心肌节段收缩期峰值纵向应变(LS)、径向应变(RS)和圆周应变(CS)均较非缺血区节段明显降低。负荷条件下,非存活节段的二维应变值较静息时无明显升高(P>0.05);存活节段应变值与较静息状态相比明显增加(P<0.05)。以标本染色结果为标准分别以LS、RS和CS做参数检测存活心肌节段,LS具有最高的灵敏度(81.03%),RS的特异性最强(84%)。心肌灌注造影指标RA×β联合LS识别存活心肌,可以同时提高检测灵敏度(86.21%)和特异度(85.33%)。重复性检验示负荷状态下观察者内和观察者之间测量差异比较明显,心肌造影条件下较非造影条件时测量差异小。 结论:通过实时声学造影、斑点追踪结合多巴酚丁胺负荷试验三种技术相结合做定量分析,能明显提高识别存活心肌的客观性和准确性。