§实验与研究
急性脑静脉闭塞磁共振扩散、灌注成像的实验研究
郭大静孔祥泉王志刚赵建农
华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科湖北武汉430022
脑静脉血栓形成(cerebralvenousthrombosis,EVT)和脑静脉窦血栓形成(venoussinusthrombosiS,VST)是一种严重的、潜在危及生命的疾病,其致病诱因众多,临床表现多样且缺乏特异性,及时准确地诊断和治疗对预后关系重大。MRI检查在其早期诊断和预后判断中显示出了巨大的优势,DWI对其研究报道逐渐增多,PWI研究报道较少。笔者采用经颅骨窗上矢状窦穿刺注射液体栓塞剂——醋酸纤维素聚合物(celluloseacetatepolymer,CAP)建立了一个稳定的猫急性脑静脉闭塞动物模型,在术后不同时间点连续进行DWI和PWI检查,并与病理学对照研究,评价MRI的应用价值。
1材料与方法
1.1实验动物分组及模型的制各
28只市售成年家猫,雌雄不限,体重3.0"5.0kg,依照随机数字表分为栓塞组18只,术后l、3、6、12、24、48h再分6小组,每小组各3只。结扎组6只,术后l、3、6、12、24、48h各1只。假手术组4只,在1、6、12、24h后各取1只。栓塞组采用开颅经上矢状窦穿刺注射CAP制备急性脑静脉闭塞模型。结扎组经骨窗在显露的上矢状窦处结扎制备模型。假手术组仅做钻孔颅骨开窗暴露上矢状窦,但不进行进一步操作。所有动物于上述操作完成后行股静脉切开插管建立静脉通道。
1.2磁共振检查
1.2.1磁共振检查方法:采用GESignaEchospeed1.5TExciteII超导磁共振扫描仪,3英寸表面线圈。
FLAIR麻醉成功后,猫头颅取俯卧位,以矢状定位像显示的视交叉为中心先行冠状位常规TtWI、T2WI、1"2
扫描。扩散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)采用SE/EPI序列扫描,其扩散敏感梯度分别施加在层面选择、频率编码、相位编码方向上,取2个弥散敏感系数值(b)(b=0mm2/s和1000mm2/s)。灌注加权成像(perfuSionweightedimaging,PWI)采用GR/EPI序列,层面与DwI保持一致,扫描至第一组图像出现时,经静脉通道注射对比剂0.3~1.0ml/kg体重,流率1~2ml/S,然后注射生理盐水5~10ml,连续扫描40组。
1.2.2磁共振图像分析:将DWI、PWI原始图像传至GEAW4.1工作站经functool2软件行后处理,DWI获得表观扩散系数(apparentciffusioncoefficient,ADC)、指数化表观扩散系数(exponential
diffusioncoefficient,apparenteADC)图,分析eADC图病灶信号特点。PWI获得脑血流动力学参数图,主要
enhance,MTE)、脑血容量(cerebralbloodvolume,有平均通过时间(meantimetoCBV)图。测量
病变中心区、边缘区及健侧镜像区的CBV、MTE值,计算病变中心区、边缘区相对脑血容量比率(rCBV)和相对平均通过时间比率(rMTE)(患侧/健侧),若对侧有病变,取假手术组对应部位做对照。通过对比病变DWI、PWI变化特点,确定病变的性质。
1.3病理学检查
所有动物影像检查结束后经静脉通道注射2%伊文思蓝生理盐水1ml/kg体重,lh后开胸经左心室快速推注4%多聚甲醛固定液100ml(0.2ml/LPBS,PH7.3),然后改为滴注150ml。动物颈部变僵硬后开颅取脑,肉眼观察上矢状窦、桥静脉、皮层静脉、蛛网膜下腔和脑组织的病理变化。猫脑沿与MRI扫描一致方向断层切片,切取--,b块病变区脑组织置于3%戊二醛溶液中固定,饱和醋酸铀、枸橼酸铅染色行透射电镜观察,其余病变区脑组织置于4%多聚甲醛溶液中固定72h,石蜡包埋切片后做HE染色光镜观察。
1.4统计分析262
采用SPSSII.0统计软件对数据进行分析处理。计量资料z±s表示,两均数间的比较采用f检验,多均数间的比较采用方差分析(,检验),双侧a=O.05。
2结果
2.1MRI检查结果
对栓塞组造模成功的16只(3h和48h组各1只猫造模失败)、结扎组6只、假手术组4只猫行MRI检查,结扎组6只猫及假手术组4只猫脑在各时间点MRI扫描均未见异常。栓塞组3只猫所有MRI检查结果均为阴性(6、12、24h组各1只);3只猫在T。wI、T2wI、TzFLAIR、DWI序列上脑实质MRI表现为阴性,PWI显示脑实质内有4个异常血流灌注区(1、6、48h组各1只);其余10只猫常规MRI及DWI、PWI检查发现19个病灶。
eADC图病灶特点:1h以高信号为主,l~3h后病变出现混杂信号,以低信号为主,6h后低信号成分进一步增多,12~24h后信号变得复杂多样。各组病变中心区和边缘区的rMTE差异均有统计学意义(尸值分别为lO.08,5.27,P<O.05=,对l~6h和12~24h组病变中心区及边缘区rcBV行t检验,差异有统计学意义(t值分别为10.28,9.81,P<O.05----。对病变中心区和边缘区rMTE行配对t检验,差异有统计学意义(t=2.86,P<O.05----。脑实质损害可分为以下四型:I型:DWI正常,PWI示MTE延长,CBV增加或正常;II型:DWI异常信号,PWI示MTE延长,CBV增加或正常;Ⅲ型:DWI异常信号,PWI示病变中心区MTE延长,CBV降低,而病变周围皮层内MTE延长,CBV增加、正常或轻度降低;Ⅳ型:DWI异常信号,PWI示病变中心区和
边缘区MTE明显延长,
CBV明显降低。各型分布
特点见表1。
2.2病理学检查结果
栓塞组16只造模成
功的猫脑在上矢状窦及
窦旁皮层静脉和桥静脉
内见CAP聚合物凝固呈
铸型改变,血管腔完全闭塞。3h后伊文思蓝灌注见受损皮层及皮层下白质区脑组织不同程度蓝染。1、12、24、48h组各1只猫,6h组2只猫脑实质内未见异常病理征象,另外lO只猫脑实质内病变部位与MRI表1栓塞组脑实质损害的分型与各时间组的关系所见一致。栓塞后lh脑组织轻度水肿,神经细胞肿胀、变性,细胞周围出现透亮区;3h脑内血管扩张、充血,局灶出血,脑实质细胞变性,水肿,结构不清;6~12h脑水肿逐渐明显,以血管源性为主,血管周围及神经细胞周围间隙明显扩大,血管腔变形,结构破坏,血管周围渗血,神经细胞和血管周围见大量水肿液呈空泡改变。12-一24h脑组织灶状出血性坏死,大量红细胞沿血管周围扩展。结扎组6只及假手术组4只猫脑在各时间点病理学检查未见上述异常改变。
3讨论
3.1急性脑静脉闭塞后脑实质损害的DWI、PWI表现及其病理基础
本组资料DWI结果显示,1h以高信号为主;1~3h后病变出现混杂信号,以低信号为主:6h后低信号成分进一步增多;12-一24h后信号变得复杂多样,提示病变早期出现细胞毒性水肿,血管源性水肿很快出现并占优势,12h后病灶内出血坏死导致信号复杂多样,结果与文献相符。PWI结果显示早期MTE延长,CBV增加或正常,提示CBF下降。随时间的延迟,病变中心区MTE延长,CBV降低,而病变边缘区MTE延长,CBV增加或正常,提示病变中心区CBF持续下降,而病变边缘区CBF下降并不明显。后期病变中心区和边缘区MTE明显延长,CBV明显降低,提示病变中心区和边缘区CBF均持续降低,最终出现静脉性脑梗死。
病理学检查结果:I型病变脑实质无异常改变;II型和Ⅲ型病变脑实质细胞变性、水肿,血管壁充血、出血,病变中心区灶性出血、坏死;Ⅳ型病变以坏死为主,可伴有明显出血。分型结果反映了脑实质损害
的程度,同时显示同一动物脑实质内、同一时间不同动物脑实质内出现不同类型的脑实质损害表现,这可能反映了颅内侧支静脉循环的变异。侧支静脉的差异在某种程度上可以帮助理解临床症状的多变和复杂性,指导临床治疗。
3.2DWI结合PWI在评价急性脑静脉闭塞后脑实质损害中的价值
像动脉梗死一样,CvT/VST既可以引起可逆性的也可以引起不可逆性的细胞损害。对静脉性脑梗死,目前还没有建立一种有效的方法来预N笋-'J断脑实质病变是否可逆。通过对静脉性脑梗死的DWI研究发现,ADC值的变化可以反应水肿的类型.判断病变的程度,但ADC值对预后的判断仍然有争议,影响ADC值的主要因素在于出血的转变和脑损伤时间点的判定。
Ungerb等和Nakase等在各自实验基础上提出CVT可能存在类似急性动脉性脑缺血的半暗带组织,即类半暗带组织,临床研究亦发现类似结果,说明这种功能的损害结果是完全可逆的。本实验1、6、48h组各有1只猫脑实质DWI表现为阴性,PwI示MTE延长,CBV正常或增加,病理学检查亦未见脑实质的异常,提示脑实质的功能损害。病变中心区和边缘区的rMTE和rCBV的差异,也提示病变边缘区可能存在类半暗带组织,但因本实验采用永久闭塞模型,对同一动物没有进行连续观察,无法确定缺血脑组织是否可以完全恢复。
综上所述,急性脑静脉闭塞后,静脉侧支代偿良好时,脑实质可无异常或仅出现轻度脑实质损害;静脉侧支失代偿后,CBF持续下降,脑组织最终出现出血性坏死,脑血肿形成。PWI和DWI能够无创性提供有价值的信息来帮助确定脑实质的损害程度及范围,指导临床治疗。但ADC值的测量,MTT延迟区的容积判断,CBV在确定溶栓上是否是最有价值的参数等还未知,尚需更多实验和临床研究的系统分析才能做出判断。‘
水通道蛋白一4在脑缺血半暗带组织中表达的实验研究
鲁宏1赵建农1胡惠2李杰1淦伟1谢维波1倪卫国1杨伟1
l重庆医科大学附属第二临床医学院放射科重庆400010
2重庆市中山医院400010
缺血性脑血管病以其高患病率、高发病率、高死亡率和高致残率严重危害人类的身心健康。临床上脑缺血具有一个渐进的病理发展过程,梗死的脑组织已是不可逆损伤,失去了临床研究价值;而惟一的希望是及时挽救缺血半暗带(ischemicpenumbra,
进行研究报道。IP),使之恢复为正常组织。因此,探讨缺血半暗带形成的分子机制具有十分重要的临床意义。笔者就水通道蛋8-4(AQP4)在半暗带组织中的表达与MRI相结合
1材料与方法
1.1动物分组及建模:健康Wistar大鼠(由第三军医大学动物实验中心提供)36只,体重350--一4009,雌雄不限,数字表法随机分为对照组5只和栓塞组30只;采用Taniguchi等的方法建立大脑中动脉栓塞(MCAO)动物模型。在MCAo术后15min、30min、lh、3h、6h、24h等6个时间点,再分6小组,每组各5只大鼠。对照组为不栓塞颈内动脉,其余操作同栓塞组。
1.2MRI扫描:采用GESignainfinityEchoSpeedPlus1.5T职机扫描,3in(1in=2.54era)表面线圈,同时进行以下3种序列扫描。动物仰卧,以视交叉为中心行TtwI冠状面定位扫描,层厚2衄,间距l衄,视野4
4am×4cruX4cm,矩阵128×128。T2WI:TR4000ms,TE92.3ms,层厚2帆,间距0,视野weightedcm,矩阵512×256。扩散加权成像(diffusionimaging,DWI)。参考刘梅丽等方法,将DWI上呈高信号,而在同时同一层面的T2wI呈正常信号的脑组织定义为影像半暗带(graphicpenumbra);
急性脑静脉闭塞磁共振扩散、灌注成像的实验研究作者:
作者单位:郭大静, 孔祥泉, 王志刚, 赵建农华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科 湖北 武汉 430022
2005 引用本文格式:郭大静. 孔祥泉. 王志刚. 赵建农 急性脑静脉闭塞磁共振扩散、灌注成像的实验研究[会议论文]
§实验与研究
急性脑静脉闭塞磁共振扩散、灌注成像的实验研究
郭大静孔祥泉王志刚赵建农
华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科湖北武汉430022
脑静脉血栓形成(cerebralvenousthrombosis,EVT)和脑静脉窦血栓形成(venoussinusthrombosiS,VST)是一种严重的、潜在危及生命的疾病,其致病诱因众多,临床表现多样且缺乏特异性,及时准确地诊断和治疗对预后关系重大。MRI检查在其早期诊断和预后判断中显示出了巨大的优势,DWI对其研究报道逐渐增多,PWI研究报道较少。笔者采用经颅骨窗上矢状窦穿刺注射液体栓塞剂——醋酸纤维素聚合物(celluloseacetatepolymer,CAP)建立了一个稳定的猫急性脑静脉闭塞动物模型,在术后不同时间点连续进行DWI和PWI检查,并与病理学对照研究,评价MRI的应用价值。
1材料与方法
1.1实验动物分组及模型的制各
28只市售成年家猫,雌雄不限,体重3.0"5.0kg,依照随机数字表分为栓塞组18只,术后l、3、6、12、24、48h再分6小组,每小组各3只。结扎组6只,术后l、3、6、12、24、48h各1只。假手术组4只,在1、6、12、24h后各取1只。栓塞组采用开颅经上矢状窦穿刺注射CAP制备急性脑静脉闭塞模型。结扎组经骨窗在显露的上矢状窦处结扎制备模型。假手术组仅做钻孔颅骨开窗暴露上矢状窦,但不进行进一步操作。所有动物于上述操作完成后行股静脉切开插管建立静脉通道。
1.2磁共振检查
1.2.1磁共振检查方法:采用GESignaEchospeed1.5TExciteII超导磁共振扫描仪,3英寸表面线圈。
FLAIR麻醉成功后,猫头颅取俯卧位,以矢状定位像显示的视交叉为中心先行冠状位常规TtWI、T2WI、1"2
扫描。扩散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)采用SE/EPI序列扫描,其扩散敏感梯度分别施加在层面选择、频率编码、相位编码方向上,取2个弥散敏感系数值(b)(b=0mm2/s和1000mm2/s)。灌注加权成像(perfuSionweightedimaging,PWI)采用GR/EPI序列,层面与DwI保持一致,扫描至第一组图像出现时,经静脉通道注射对比剂0.3~1.0ml/kg体重,流率1~2ml/S,然后注射生理盐水5~10ml,连续扫描40组。
1.2.2磁共振图像分析:将DWI、PWI原始图像传至GEAW4.1工作站经functool2软件行后处理,DWI获得表观扩散系数(apparentciffusioncoefficient,ADC)、指数化表观扩散系数(exponential
diffusioncoefficient,apparenteADC)图,分析eADC图病灶信号特点。PWI获得脑血流动力学参数图,主要
enhance,MTE)、脑血容量(cerebralbloodvolume,有平均通过时间(meantimetoCBV)图。测量
病变中心区、边缘区及健侧镜像区的CBV、MTE值,计算病变中心区、边缘区相对脑血容量比率(rCBV)和相对平均通过时间比率(rMTE)(患侧/健侧),若对侧有病变,取假手术组对应部位做对照。通过对比病变DWI、PWI变化特点,确定病变的性质。
1.3病理学检查
所有动物影像检查结束后经静脉通道注射2%伊文思蓝生理盐水1ml/kg体重,lh后开胸经左心室快速推注4%多聚甲醛固定液100ml(0.2ml/LPBS,PH7.3),然后改为滴注150ml。动物颈部变僵硬后开颅取脑,肉眼观察上矢状窦、桥静脉、皮层静脉、蛛网膜下腔和脑组织的病理变化。猫脑沿与MRI扫描一致方向断层切片,切取--,b块病变区脑组织置于3%戊二醛溶液中固定,饱和醋酸铀、枸橼酸铅染色行透射电镜观察,其余病变区脑组织置于4%多聚甲醛溶液中固定72h,石蜡包埋切片后做HE染色光镜观察。
1.4统计分析262
采用SPSSII.0统计软件对数据进行分析处理。计量资料z±s表示,两均数间的比较采用f检验,多均数间的比较采用方差分析(,检验),双侧a=O.05。
2结果
2.1MRI检查结果
对栓塞组造模成功的16只(3h和48h组各1只猫造模失败)、结扎组6只、假手术组4只猫行MRI检查,结扎组6只猫及假手术组4只猫脑在各时间点MRI扫描均未见异常。栓塞组3只猫所有MRI检查结果均为阴性(6、12、24h组各1只);3只猫在T。wI、T2wI、TzFLAIR、DWI序列上脑实质MRI表现为阴性,PWI显示脑实质内有4个异常血流灌注区(1、6、48h组各1只);其余10只猫常规MRI及DWI、PWI检查发现19个病灶。
eADC图病灶特点:1h以高信号为主,l~3h后病变出现混杂信号,以低信号为主,6h后低信号成分进一步增多,12~24h后信号变得复杂多样。各组病变中心区和边缘区的rMTE差异均有统计学意义(尸值分别为lO.08,5.27,P<O.05=,对l~6h和12~24h组病变中心区及边缘区rcBV行t检验,差异有统计学意义(t值分别为10.28,9.81,P<O.05----。对病变中心区和边缘区rMTE行配对t检验,差异有统计学意义(t=2.86,P<O.05----。脑实质损害可分为以下四型:I型:DWI正常,PWI示MTE延长,CBV增加或正常;II型:DWI异常信号,PWI示MTE延长,CBV增加或正常;Ⅲ型:DWI异常信号,PWI示病变中心区MTE延长,CBV降低,而病变周围皮层内MTE延长,CBV增加、正常或轻度降低;Ⅳ型:DWI异常信号,PWI示病变中心区和
边缘区MTE明显延长,
CBV明显降低。各型分布
特点见表1。
2.2病理学检查结果
栓塞组16只造模成
功的猫脑在上矢状窦及
窦旁皮层静脉和桥静脉
内见CAP聚合物凝固呈
铸型改变,血管腔完全闭塞。3h后伊文思蓝灌注见受损皮层及皮层下白质区脑组织不同程度蓝染。1、12、24、48h组各1只猫,6h组2只猫脑实质内未见异常病理征象,另外lO只猫脑实质内病变部位与MRI表1栓塞组脑实质损害的分型与各时间组的关系所见一致。栓塞后lh脑组织轻度水肿,神经细胞肿胀、变性,细胞周围出现透亮区;3h脑内血管扩张、充血,局灶出血,脑实质细胞变性,水肿,结构不清;6~12h脑水肿逐渐明显,以血管源性为主,血管周围及神经细胞周围间隙明显扩大,血管腔变形,结构破坏,血管周围渗血,神经细胞和血管周围见大量水肿液呈空泡改变。12-一24h脑组织灶状出血性坏死,大量红细胞沿血管周围扩展。结扎组6只及假手术组4只猫脑在各时间点病理学检查未见上述异常改变。
3讨论
3.1急性脑静脉闭塞后脑实质损害的DWI、PWI表现及其病理基础
本组资料DWI结果显示,1h以高信号为主;1~3h后病变出现混杂信号,以低信号为主:6h后低信号成分进一步增多;12-一24h后信号变得复杂多样,提示病变早期出现细胞毒性水肿,血管源性水肿很快出现并占优势,12h后病灶内出血坏死导致信号复杂多样,结果与文献相符。PWI结果显示早期MTE延长,CBV增加或正常,提示CBF下降。随时间的延迟,病变中心区MTE延长,CBV降低,而病变边缘区MTE延长,CBV增加或正常,提示病变中心区CBF持续下降,而病变边缘区CBF下降并不明显。后期病变中心区和边缘区MTE明显延长,CBV明显降低,提示病变中心区和边缘区CBF均持续降低,最终出现静脉性脑梗死。
病理学检查结果:I型病变脑实质无异常改变;II型和Ⅲ型病变脑实质细胞变性、水肿,血管壁充血、出血,病变中心区灶性出血、坏死;Ⅳ型病变以坏死为主,可伴有明显出血。分型结果反映了脑实质损害
的程度,同时显示同一动物脑实质内、同一时间不同动物脑实质内出现不同类型的脑实质损害表现,这可能反映了颅内侧支静脉循环的变异。侧支静脉的差异在某种程度上可以帮助理解临床症状的多变和复杂性,指导临床治疗。
3.2DWI结合PWI在评价急性脑静脉闭塞后脑实质损害中的价值
像动脉梗死一样,CvT/VST既可以引起可逆性的也可以引起不可逆性的细胞损害。对静脉性脑梗死,目前还没有建立一种有效的方法来预N笋-'J断脑实质病变是否可逆。通过对静脉性脑梗死的DWI研究发现,ADC值的变化可以反应水肿的类型.判断病变的程度,但ADC值对预后的判断仍然有争议,影响ADC值的主要因素在于出血的转变和脑损伤时间点的判定。
Ungerb等和Nakase等在各自实验基础上提出CVT可能存在类似急性动脉性脑缺血的半暗带组织,即类半暗带组织,临床研究亦发现类似结果,说明这种功能的损害结果是完全可逆的。本实验1、6、48h组各有1只猫脑实质DWI表现为阴性,PwI示MTE延长,CBV正常或增加,病理学检查亦未见脑实质的异常,提示脑实质的功能损害。病变中心区和边缘区的rMTE和rCBV的差异,也提示病变边缘区可能存在类半暗带组织,但因本实验采用永久闭塞模型,对同一动物没有进行连续观察,无法确定缺血脑组织是否可以完全恢复。
综上所述,急性脑静脉闭塞后,静脉侧支代偿良好时,脑实质可无异常或仅出现轻度脑实质损害;静脉侧支失代偿后,CBF持续下降,脑组织最终出现出血性坏死,脑血肿形成。PWI和DWI能够无创性提供有价值的信息来帮助确定脑实质的损害程度及范围,指导临床治疗。但ADC值的测量,MTT延迟区的容积判断,CBV在确定溶栓上是否是最有价值的参数等还未知,尚需更多实验和临床研究的系统分析才能做出判断。‘
水通道蛋白一4在脑缺血半暗带组织中表达的实验研究
鲁宏1赵建农1胡惠2李杰1淦伟1谢维波1倪卫国1杨伟1
l重庆医科大学附属第二临床医学院放射科重庆400010
2重庆市中山医院400010
缺血性脑血管病以其高患病率、高发病率、高死亡率和高致残率严重危害人类的身心健康。临床上脑缺血具有一个渐进的病理发展过程,梗死的脑组织已是不可逆损伤,失去了临床研究价值;而惟一的希望是及时挽救缺血半暗带(ischemicpenumbra,
进行研究报道。IP),使之恢复为正常组织。因此,探讨缺血半暗带形成的分子机制具有十分重要的临床意义。笔者就水通道蛋8-4(AQP4)在半暗带组织中的表达与MRI相结合
1材料与方法
1.1动物分组及建模:健康Wistar大鼠(由第三军医大学动物实验中心提供)36只,体重350--一4009,雌雄不限,数字表法随机分为对照组5只和栓塞组30只;采用Taniguchi等的方法建立大脑中动脉栓塞(MCAO)动物模型。在MCAo术后15min、30min、lh、3h、6h、24h等6个时间点,再分6小组,每组各5只大鼠。对照组为不栓塞颈内动脉,其余操作同栓塞组。
1.2MRI扫描:采用GESignainfinityEchoSpeedPlus1.5T职机扫描,3in(1in=2.54era)表面线圈,同时进行以下3种序列扫描。动物仰卧,以视交叉为中心行TtwI冠状面定位扫描,层厚2衄,间距l衄,视野4
4am×4cruX4cm,矩阵128×128。T2WI:TR4000ms,TE92.3ms,层厚2帆,间距0,视野weightedcm,矩阵512×256。扩散加权成像(diffusionimaging,DWI)。参考刘梅丽等方法,将DWI上呈高信号,而在同时同一层面的T2wI呈正常信号的脑组织定义为影像半暗带(graphicpenumbra);
急性脑静脉闭塞磁共振扩散、灌注成像的实验研究作者:
作者单位:郭大静, 孔祥泉, 王志刚, 赵建农华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科 湖北 武汉 430022
2005 引用本文格式:郭大静. 孔祥泉. 王志刚. 赵建农 急性脑静脉闭塞磁共振扩散、灌注成像的实验研究[会议论文]