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《复旦大学》 2007年
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冠状动脉微栓塞的基础研究

马剑英  
【摘要】: 冠状动脉微栓塞的基础研究 第一部分冠状动脉阻抗在冠状动脉微栓塞后不同时间段的变化 背景 冠脉血流储备(Coronary Flow Reserve,CFR)是目前最常用的有创评价冠脉微循环障碍的指标,但其受血流动力学影响。而结合冠脉压力和冠脉血流量的冠状动脉阻抗对冠脉微循环的评价会更准确、更有价值。 目的 通过经导管的方法建立冠状动脉(冠脉)微血管栓塞的动物实验模型,分析冠脉微血管栓塞后不同时间段冠脉阻抗参数和冠脉血流的变化,观察冠脉微栓塞后CFR和内皮素-1(cndothelin-1,ET-1)变化的情况。 材料与方法 12周龄的健康小型家猪21—25Kg(性别不限)15只,通过介入方法经微导管在前降支注入12万个微栓塞球(直径42μm)成功制作动物模型,通过多普勒导丝、压力导丝和冠脉腔内超声导管在心电同步的情况下采集不同时间段前降支中段的冠脉多普勒流速、压力信号和腔内超声图像及数据。其中8头小型猪采集到基础状态数据,7头采集到微栓塞后2小时数据,6头采集到微栓塞后6小时数据,6头采集到微栓塞后1周时数据。同时采血测定不同时间段血清ET-1浓度的变化,心肌标本染色分析是否存在梗死区,HE染色观察微梗死的情况及粒细胞计数观察炎症的情况。CFR测定为充血状态下峰值血流速度与基础状态下峰值血流速度的比值;冠状动脉阻抗为压力与血流的比值,冠脉阻抗储备为充血状态下最小冠脉阻抗与基础状态下冠脉阻抗的比值。 结果 经导管冠脉微栓塞后心率、血压与基础状态相比没有明显变化,CFR和冠脉阻抗平均值随时间变化逐渐降低,CFR在微栓塞前、微栓塞后2小时、6小时及1周时分别为1.77±0.30,1.69±0.07,1.24±0.10及1.58±0.22(其中,微栓塞后6小时与微栓塞前相比P<0.05);基础冠脉阻抗在在微栓塞前、微栓塞后2小时、6小时及1周时分别为2.448±1.891mmHg.ml~(-1).s~(-1),3.229±2.872mmHg.ml~(-1).s~(-1),3.197±3.227 mmHg.ml~(-1).s~(-1)和3.466±2.683 mmHg.ml~(-1).s~(-1);一次谐波冠脉阻抗分别为0.538±0.559 mmHg.ml~(-1).s~(-1),1.604±1.727 mmHg.ml~(-1).s~(-1),0.834±0.858 mmHg.ml~(-1).s~(-1)和1.233±1.809 mmHg.ml~(-1).s~(-1);最小冠脉阻抗分别为1.778±1.352 mmHg.ml~(-1).s~(-1),2.577±2.276 mmHg.ml~(-1).s~(-1),2.710±2.733mmHg.ml~(-1).s~(-1)和3.039±2.671mmHg.ml~(-1).s~(-1);一次谐波最小冠脉阻抗分别为0.388±0.395mmHg.ml~(-1).s~(-1),0.947±0.844mmHg.ml~(-1).s~(-1),1.639±1.9780mmHg.ml~(-1).s~(-1),0.716±0.624mmHg.ml~(-1).s~(-1)(其中微栓塞后6小时与微栓塞前相比P<0.05)。冠脉阻抗储备分别为1.463±0.235,1.265±0.105,1.160±0.068和1.276±0.266(其中微栓塞后6小时与微栓塞前相比P<0.05)。对冠脉阻抗数据进行校正后发现,冠脉阻抗储备和一次谐波冠脉阻抗是反应微栓塞后微循环功能变化最为敏感的指标;一周时校正的冠脉阻抗储备及校正的一次谐波冠脉阻抗与基础状态相比没有差异性。 微栓塞前血清ET-1浓度为123.0±15.3pg/ml,微栓塞后2小时为138.5±8.2pg/ml,微栓塞后6小时为140.9±14.8pg/ml,微栓塞后1周时为119.0±15.6pg/ml。微栓塞后6小时与微栓塞前相比有显著差异性(P<0.05);微栓塞后2小时及1周与微栓塞前相比统计没有显著差异性(P>0.05)。 微栓塞1周后前壁心肌组织病理切片计数测得粒细胞为103.0±49.4,后壁测得为43.9±24.0,两者相比有显著差异性(P<0.05)。 结论 冠脉微栓塞后急性期冠脉阻抗随时间逐渐增加,一周时又降低,与基础状态没有差异性;其中冠脉阻抗储备变化最为敏感,其次是一次谐波最小冠脉阻抗。冠脉微栓塞后血清ET-1浓度呈现先增加后下降的趋势。微栓塞部位存在微梗死和粒细胞浸润现象。 第二部分冠状动脉微栓塞对左室重构的影响 背景 既往冠脉微栓塞的研究均是采用开胸制作冠脉微栓塞动物模型,然后观察微栓塞后的病理生理变化。由于开胸制作动物模型会伴随创伤,与实际的微栓塞病理生理并不完全一致,因此我们采用介入治疗的方法制作冠脉微栓塞动物模型,更符合微栓塞的病理生理变化。 目的 冠脉微栓塞后局部室壁运动功能会发生障碍,但冠脉微栓塞后左室功能以及左室重构的变化情况及其机制目前尚不清楚。另外,冠脉微栓塞后转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)的变化及其信号传导的情况还没有研究。 方法 12只小型猪(体重21—25kg),采用介入方法在冠脉内注入12万微球(直径42微米)制作冠脉微栓塞动物模型,实验分成急性期(微栓塞前,微栓塞后2小时、6小时)和慢性期实验(微栓塞前和微栓塞后1周)两组。采用超声心动图(GE VIVID 7,探头频率1.5-3.4MHz)观察左心室功能(左室射血分数,LVEF)、室壁增厚率和左室腔径的变化。在每个时间点,送入pigtail造影管至左心室,通过造影管注入彩色微球(直径15微米),然后经股动脉以恒定的速度取血,实验结束后处死动物提取彩色微球计算局部心肌血流量。取血观察血清pro-BNP、TNF-.、TGF-β1、MCP-1、P-选择素和VCAM-1的变化,RT-PCR观察组织中TNF-.、TGF-β1、Smad4、Smad7和MCP-1的变化,及蛋白浓度测定观察TNF-.及TGF-β1的变化。 结果 冠脉栓塞后左室收缩功能随时间逐渐降低,并在6小时达到最低值(微栓塞前、微栓塞后2小时、6小时的LVEF分别为0.77±0.08,0.69±0.08,及0.68±0.08;6小时与微栓塞前相比P<0.05);伴随pro-BNP、TNF-.、TGF-β1、MCP-1、P-选择素和VCAM-1随时间逐渐增加。虽然2小时左室前壁收缩期室壁增厚率有轻度增加,后壁增厚率有轻度降低,但与基础相比没有统计学差异性(P>0.05)。6小时前壁和后壁增厚率与基础相比差异无统计学意义(P>0.05)。左室收缩功能在1周时恢复正常(基础及一周的LVEF分别为0.699±0.060和0.691±0.063,P>0.05),同时pro-BNP也恢复至微栓塞前水平,但左室腔径增加(P>0.05),伴随TNF-.、TGF-β1、P-选择素和VCAM-1仍然增加(和微栓塞前比较P<0.05)。急性期血清TNF-.与LVEF呈负相关(-0.483,P<0.05),慢性期没有相关性。急性期和慢性期心肌血流量在前壁、后壁以及前壁与后壁的比值均没有明显变化。心肌组织蛋白研究发现,微栓塞部位TNF-.和TGF-β1在6小时变化不明显(P>0.05),但1周时表达增加(P<0.05),;而RT-PCR显示,微栓塞部位TNF-.mRNA和TGF-β1mRNA在6小时开始增加(P<0.05),1周时增加不明显(P>0.05)。进一步RT-PCR研究发现,微栓塞后6小时栓塞部位Smad 4有明显增加(P<0.05),1周时没有变化;虽然微栓塞部位Smad 7在6小时下降,但没有统计学差异性(P>0.05),1周时没有变化,Smad 4mRNA变化与TGF-β1mRNA变化一致,提示TGF-β1信号传导可能是通过Smad 4传导的。RT-PCR研究显示,微栓塞部位心肌组织中MCP-1的表达在6小时明显增加(P<0.05),1周时没有明显变化(P>0.05)。 结论 冠脉微栓塞后心功能先下降,至1周时恢复正常,但却随后出现以左室扩大为特征的心室重构现象。微栓塞后心功能改变与TNF-.有关。微栓塞后血清和心肌组织TGF-β1增加,其信号传导通路可能是通过Smad 4进行的。 第三部分磁共振成像技术在冠状动脉微栓塞诊断中的价值 背景 虽然采用超声心动图可以观察冠脉微栓塞后左室重构的改变,但由于受透声窗的限制,测量的结果往往重复性差,而且不能对梗死范围及变化进行观察。而高场强磁共振的应用则解决了这些不足。因此本部分重点研究磁共振在冠脉微栓塞诊断中的价值。 目的 虽然冠状动脉微栓塞是临床常见现象,但目前对于冠脉微栓塞的诊断还有很多不足。磁共振成像技术可以准确判断是否存在有心肌梗死及测量梗死范围的大小,通过首过及潘生丁首过灌注还可以观察是否合并存在微循环障碍;除此之外,磁共振还可以精确测量心功能和室壁运动变化情况。因此,我们探讨磁共振成像技术在冠脉微栓塞中的诊断价值。 方法 8头小型猪,分成3组,其中6头给予冠脉内12万个微球(直径42微米)注射(选择性的注射在前降支第一对角支后),1头给予5万个微球注射,另1头给予15万个微球注射制作冠状动脉微栓塞动物模型。然后在基础状态、微栓塞后6小时、1周给予磁共振检查。检查应用1.5T超导MR扫描仪(Magnetom Avanto,Siemens AG,Erlangen,Germany)。首先进行心脏定位,电影检查用以测定心功能及室壁运动情况,然后使用高压注射器经耳静脉注射磁共振对比剂Magnevist,剂量0.05mmol/kg,注射速率为4ml/s,分别完成基础状态及小剂量潘生丁负荷(0.56mg/kg)状态的首过灌注扫描。首过灌注扫描完成后,给予对比剂0.15mmol/kg,延迟10分钟后先使用TI-Scout序列扫描,判断抑制正常心肌的最佳TI时间,使用Turbo_flash_T1WI_PSIR_segmented序列(TR 700ms,TE4.18ms,Flip angle 250,TI 220~300ms,层厚5mm)完成延迟增强扫描。扫描结束后在Siemens Syngo Leonardo工作站上利用Argus软件对实验动物各期的扫描结果进行分析,主要分析心室功能、室壁运动、是否存在微循环障碍以及是否存在延迟增强区。实验结束后取出心脏行NBT染色观察梗死情况。 结果 动物处死后心肌NBT染色发现只有15万微球组在乳头肌水平前壁部位存在梗死区,梗死区内有存活心肌,与梗死区相邻的前壁存在散在的梗死灶,其余7头猪无心肌存在梗死区。 6头12万微球栓塞猪测得左室射血分数在微栓塞前、微栓塞后6小时及1周分别为0.451±0.063、0.362±0.070及0.431±0.053(微栓塞后6小时与微栓塞前相比P<0.05),左室舒张末期容积分别为36.55±4.46ml、37.18±4.48ml及46.63±4.14ml(微栓塞后6小时与微栓塞前相比P<0.05;微栓塞后1周与微栓塞前相比P<0.01);左室收缩末期容积分别为19.97±2.60ml、23.59±2.83ml及26.53±3.26ml(微栓塞后6小时及1周与微栓塞前相比均P<0.01);15万微球猪在微栓塞前后和一周时LVEF分别为0.452、0.391及0.419,左室舒张末期容积分别为35.85ml、39.75ml及44.85ml,左室收缩末期容积分别为19.65ml、24.20ml及26.06ml;5万微球在微栓塞前后和一周时LVEF分别为0.500、0.428及0.478,左室舒张末期容积分别为31.80ml、32.40ml及37.05ml,左室收缩末期容积分别为15.90ml、18.54ml及19.33ml。 6头12万微球微栓塞后在首过及潘生丁首过灌注时未见低信号区,微栓塞后6小时在延迟增强时可以见到从乳头肌水平至心尖水平位于前壁的增强信号区,1周时消失;15万微球微栓塞后6小时,在首过及潘生丁首过灌注成像在乳头肌水平均可见位于前壁的低信号区,并且在1周时仍然存在,但较6小时明显减小,6小时及1周延迟增强可见位于前壁的增强信号区;5万微球组在微栓塞后6小时及1周在首过及潘生丁首过均未见低信号区,6小时延迟增强心尖水平可见位于前壁的增强的高信号区,1周时消失。 结论 小剂量前降支冠脉微栓塞后在磁共振显像上主要表现为急性期延迟增强的高信号,位置局限在心尖水平,在1周时消失;剂量增大后会出现首过灌注的低信号,并且延迟增强的高信号的扩大,持续到1周,与病理染色梗死部位一致;冠脉微栓塞后急性期出现LVEF下降,在1周时有所恢复,随着微栓塞剂量的增加,左室重构愈加明显。磁共振具有诊断冠脉微栓塞的价值。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:R543

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