侯潔，孫玉，肖俊睿，楊忠路，鄒明宇，張立波，李曉崗，楊本強(qiáng)*

隨著我國生活水平的不斷提高，人們的飲食結(jié)構(gòu)及生活方式改變，急性冠脈綜合癥(acute chest emergency，ACS)的發(fā)病率和死亡率均逐年上升[1]。心肌缺血引起的胸痛是大部分ACS患者不可忽視的病因，而發(fā)病初期首次心肌損傷標(biāo)志物以及心電圖檢查可能難以診斷。Kwong等[2]指出心臟磁共振(cardiac magnetic resonance，CMR)可對胸痛患者進(jìn)行病情診斷及指導(dǎo)治療方案。而大動物心肌缺血模型是臨床前研究的基礎(chǔ)[3-4]，故本研究采用豬冠狀動脈次全結(jié)扎法建模，旨在探討CMR與實(shí)驗(yàn)室檢查聯(lián)合評估心肌缺血各時段變化，為臨床診療ACS提供可靠依據(jù)。

1 材料與方法

該實(shí)驗(yàn)通過醫(yī)院倫理委員會決議，所有參與該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)人員均獲得動物實(shí)驗(yàn)資格證書。

1.1 實(shí)驗(yàn)動物

選擇7頭健康巴馬小型豬(北京實(shí)創(chuàng)世紀(jì)小型豬養(yǎng)殖基地，許可證號：SCXK (京) 2013-0008)，體重約

20～30 kg，雌雄不限。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在豬耳緣靜脈建立靜脈通路，丙泊酚輔助麻醉，術(shù)中異氟烷吸入麻醉。行心電監(jiān)測，選擇左側(cè)第三肋間切開入胸，剪開心包，于左心耳肺動脈之間找到左前降支主干，于左前降支前下三分之一處，用彈力阻斷線懸吊進(jìn)行預(yù)缺血試驗(yàn)，停止操作，觀察心電圖變化及遠(yuǎn)端心肌改變，待情況穩(wěn)定后，用結(jié)扎線于阻斷線位置將左前降支結(jié)扎位點(diǎn)同22 G留置針一同結(jié)扎，結(jié)扎后迅速將留置針輕柔抽出，注意心律變化，可觀察到心電圖ST段改變及結(jié)扎部位以下心肌顏色加深，觀察無異常，止血后逐層關(guān)胸。術(shù)畢肌注頭孢一周，預(yù)防感染[5]。于術(shù)前及術(shù)后2h、12 h、24 h、48 h、72 h、1 周、2 周、4 周各時段均行實(shí)驗(yàn)室檢查及CMR檢查。

1.3 實(shí)驗(yàn)室檢查

于多時段檢測血清磷酸肌酸激酶(CK)，血清磷酸肌酸激酶同工酶(CK-MB)，血清乳酸脫氫酶(LDH)，超敏C反應(yīng)蛋白(hCRP)，血清肌紅蛋白(Myo)；超敏TNT(TNT-HSST)等實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)。

1.4 影像學(xué)檢查及圖像分析

GE公司3.0 T (Discovery MR750，GE)磁共振掃描儀，心前區(qū)用MRI專用心臟電極片。采用快速平衡穩(wěn)態(tài)進(jìn)動序列。(1)定位掃描：TR 3.1 ms，TE 1.4 ms，翻轉(zhuǎn)角45°，層厚5.0 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 35 cm×35 cm，矩陣192×192，于兩腔心、四腔心、大動脈短軸位掃描；(2)心臟電影序列(Cine)：TR 3.5 ms，TE 1.6 ms，翻轉(zhuǎn)角45°，層厚5 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 35 cm×35 cm，矩陣192×192，兩腔心、四腔心、大動脈短軸位掃描；(3) T2WI黑血序列，TR 1333.3 ms，TE 66.7s，F(xiàn)OV 35cm×35 cm，矩陣256×256，兩腔心、四腔心掃描；(4)心肌灌注，TR 2.5 ms，TE 1.2 ms，翻轉(zhuǎn)角20°，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣128×128，經(jīng)耳緣靜脈留置管注入對比劑歐乃影(釓雙胺)13 ml，跟注生理鹽水20 ml，流率5 ml/s，行兩腔心、四腔心、大動脈短軸掃描；(5)延遲掃描：TR 6.7 ms，TE 3.1 ms，TI 400 ms，翻轉(zhuǎn)角15°，層厚5 mm，層間距1 mm，矩陣256×192。灌注掃描結(jié)束即刻再以2 ml/s流率注入對比劑7 ml，并跟注生理鹽水20 ml，延遲20 min后行兩腔心、四腔心掃描[5]。

掃描后圖像傳至CVI42軟件進(jìn)行分析，根據(jù)美國心臟病協(xié)會建議心肌17節(jié)段分析法[6]對左室各節(jié)段進(jìn)行分析。分別由2名有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師進(jìn)行后處理并診斷，當(dāng)遇到分歧協(xié)商解決。

1.5 病理檢查

維持麻醉狀態(tài)下處死豬，動物死亡后即刻取心，用生理鹽水沖洗后切取心肌組織置于10%甲醛溶液固定1周，切片后蘇木精-伊紅染色(hematoxylin eosin，HE)、Masson染色后顯微鏡下觀察。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計數(shù)資料符合正態(tài)分布，以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示(x±s)，采用方差分析法分析各時段變化，組間比較采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 心肌缺血不同時段實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)

術(shù)前心肌損傷標(biāo)記物基礎(chǔ)值均高于人類，術(shù)后2 h肌紅蛋白及肌鈣蛋白及明顯升高，72 h內(nèi)諸心肌損傷標(biāo)記物呈顯著變化，1周后趨于平穩(wěn)(表1，圖1)。

2.2 MRI檢測心功能指標(biāo)

具體見表2。

2.3 MRI與病理結(jié)果

造模前CMR未見異常區(qū)域，心肌首過灌注于術(shù)后2 h至4周均可見心肌灌注減低或缺損，提示心肌缺血；T2WI黑血序列于術(shù)后24 h可見部分心肌節(jié)段呈明顯相對高信號，提示心肌水腫；Cine序列示造模后缺血室壁出現(xiàn)運(yùn)動異常，隨著時間延長，缺血心肌室壁變薄，遠(yuǎn)端心肌肥大；延遲掃描示造模后24 h可見部分心肌節(jié)段延遲強(qiáng)化，透壁程度隨時間延長逐漸加重，4周后HE、Masson染色鏡下示缺血心肌細(xì)胞基本被纖維、瘢痕組織取代(圖2)。4周后延遲掃描示36個延遲強(qiáng)化節(jié)段，TTC染色共檢測到37個梗死節(jié)段。CMR檢測梗死節(jié)段與病理結(jié)果具有較好的一致性(Kappa=0.888；圖3，4)。

圖1 實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)于建模前后各時段變化趨勢圖Fig. 1 The changetrend chart of allbiomarkes in all periods before and after modeling.

表1 實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)在造模前后不同時段的變化Tab. 1 Changes of biomakers in different periods of ischemia before and after modeling

表2 CMR測定造模前后不同時段心功能指標(biāo)Tab. 2 Cardiac function measured by CMR in different periods of ischemia before and after modeling

3 討論

3.1 心肌缺血模型

心肌缺血是指在冠狀動脈病變的基礎(chǔ)上，發(fā)生冠狀動脈血供急劇減少而中斷，導(dǎo)致相應(yīng)的心肌嚴(yán)重而持久的缺血缺氧或壞死[7]。心肌缺血早期可出現(xiàn)一系列改變，包括病理學(xué)改變、超微結(jié)構(gòu)改變及酶組織化學(xué)改變等[8]，隨著缺血時間的延長，損傷進(jìn)一步加重，心功能逐漸減低。豬的心臟解剖、血管分布與人的心臟相似，冠脈側(cè)支分布均較少，本研究建立豬心肌缺血模型，最終以病理證實(shí)，是一種可靠的動物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚9]。

3.2 實(shí)驗(yàn)室檢查評估心肌缺血

在缺血早期，實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)顯著增高，提示心肌缺血。但在1周后諸指標(biāo)雖有波動，但未能提供具有提示意義的心肌缺血。Pipikos等[10]研究將負(fù)荷心肌灌注診斷的心肌缺血組與非缺血組的心肌損傷標(biāo)志物進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)血清肌鈣蛋白相對于其他標(biāo)志物可以更靈敏地檢測出輕微的心肌缺血損傷?？紤]由于肌鈣蛋白是橫紋肌收縮的調(diào)節(jié)蛋白，它在個體發(fā)育的各個階段均不在骨骼肌中表達(dá)，特異性較高，且其分子量小，細(xì)胞濃度較高，反映心肌損傷更靈敏。此外，本研究中于術(shù)后1～4周均高于術(shù)前，說明其在血中持續(xù)時間長，與心肌酶譜共同判斷心肌損傷在臨床應(yīng)用中意義重大。由于心肌酶分子量較大，在正常狀態(tài)下難以穿過細(xì)胞膜，故而血清中的含量非常低，但當(dāng)心肌出現(xiàn)缺血缺氧等損傷時，心肌酶的活性會異常上升，血清中的含量也隨之升高。肌紅蛋白來自骨骼肌或心肌組織的損傷，其分子量小并且直接接觸于細(xì)胞膜，對膜通透性改變反應(yīng)靈敏，在壞死心肌細(xì)胞膜破裂后迅速逸出細(xì)胞釋放入血，其診斷心肌缺血的早期敏感性高、快，且隨著心肌缺血嚴(yán)重程度的加深而升高。

圖2 A：術(shù)后4周延遲掃描可見前壁及間隔壁延遲強(qiáng)化(三角)，呈高信號“亮區(qū)”；B：術(shù)后4周病理Masson染色( ×100)鏡下見心肌細(xì)胞壞死，間質(zhì)成纖維細(xì)胞增生Fig. 2 A: Delayed-enhancement MRI of 4w postoperative showed the anterior and septum wall delayed enhancement(trigonometry), with a high signal of bright area. B: Pathology of 4w revealed myocardial necrosis and proliferation of interstitial fibroblasts under Masson staining ( ×100).

隨著技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的代表心肌損傷的生物學(xué)標(biāo)志物被應(yīng)用于臨床[11-12]，但這些標(biāo)志物并不是心肌所特有，如同時伴有肌肉損傷和腎衰時會存在一定幾率的假陰性或假陽性，因此目前臨床應(yīng)用的任何一個心肌損傷標(biāo)志物都不能達(dá)到理想要求，都不是診斷心肌梗死的金標(biāo)準(zhǔn)。Cury等[13]研究發(fā)現(xiàn)急性胸痛、生物指標(biāo)陰性和心電圖陰性的患者，應(yīng)用T2WI可檢測心肌缺血，提高了對這部分患者的診斷準(zhǔn)確性，T2WI還對危險心肌和梗死心肌進(jìn)行量化評估[14]。

3.3 心臟磁共振檢測心肌缺血

本實(shí)驗(yàn)組7只心肌缺血模型豬T2WI示相對高信號心肌水腫區(qū)，提示這部分心肌存在缺血引起的變性，為危險心肌；Kalam等[15]研究發(fā)現(xiàn)心肌發(fā)生缺血30 min內(nèi)T2WI信號就會增高，比肌鈣蛋白或晚期釓增強(qiáng)檢查到的損傷更早，且心肌T2弛豫時間與心肌含水量的百分比呈線性相關(guān)，24 h即可在T2WI上觀察到信號強(qiáng)度的增加，7～10 d之內(nèi)梗死區(qū)呈高信號強(qiáng)度，與正常心肌之間形成對比[16]。心肌水腫對T2WI的影響與缺血持續(xù)時間相關(guān)，在急性和亞急性期最為明顯，故根據(jù)心肌信號強(qiáng)度有無增加可區(qū)分缺血心肌及正常心肌。本實(shí)驗(yàn)造模1周后水腫信號減低，考慮由于梗死區(qū)域引流不暢，愈合過程中纖維組織的修復(fù)，與心梗相關(guān)的水腫和炎癥得以吸收，水腫高信號慢慢消退，陳舊期呈低信號，低于正常心肌組織，T2WI信號改變顯著[17]。

圖3，4 CMR延遲掃描所示心肌延遲強(qiáng)化區(qū)域與病理TTC染色顯示的梗死區(qū)域一致Fig. 3, 4 CMR detected the delayed-enhancement legion that was consistent with the infarct area by TTC staining.

此外，首過灌注圖像見灌注缺損，與閉塞的冠狀動脈分布區(qū)域一致，因此可客觀反映局部心肌灌注血流的下降，但是心肌缺血早期出現(xiàn)低灌注或缺損并不一定代表心肌壞死的出現(xiàn)[18]。而隨著時間推移，延遲掃描出現(xiàn)的強(qiáng)化范圍與病理學(xué)心肌梗死心肌進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)幾乎完全吻合，可逆性心肌損傷并未出現(xiàn)延遲強(qiáng)化。透壁強(qiáng)化是指自心內(nèi)膜至心外膜全層心肌細(xì)胞壞死，無存活心肌。非透壁性增強(qiáng)反映強(qiáng)化節(jié)段心肌為不可逆損傷，無強(qiáng)化區(qū)域心肌為活性心肌。因此，MR心肌首過灌注應(yīng)結(jié)合延遲強(qiáng)化掃描對心肌缺血及心肌活性的進(jìn)行判定。Wu等[19]經(jīng)研究也指出，雖然梗死質(zhì)量、梗死百分比、受累段數(shù)及透壁段數(shù)是遠(yuǎn)期預(yù)后的重要指標(biāo)，但需超過一定程度才會影響心功能，其對判斷患者心功能及預(yù)后的價值尚需進(jìn)一步研究。

早期心肌損傷標(biāo)志物可提示心肌缺血，較為敏感；CMR可進(jìn)一步確診心肌缺血、判斷病情嚴(yán)重程度，CMR除了是定量心腔容積、射血分?jǐn)?shù)、評價局部室壁運(yùn)動及功能最佳成像方法，延遲強(qiáng)化還可對梗死后可挽救心肌進(jìn)行評估[20]，判斷危險區(qū)、梗死核心及梗死透壁程度以指導(dǎo)臨床治療和評估預(yù)后[21]；故聯(lián)合評估意義重大，為臨床選擇治療方案提供依據(jù)。此外，CMR能提供更為直觀的解剖影像，與其他相關(guān)生化檢查相比對實(shí)時反映心肌存活狀態(tài)，更為敏感。由于CMR成像時間、圖像質(zhì)量等尚存在不足之處，有待于CMR技術(shù)不斷創(chuàng)新，方法繼續(xù)改進(jìn)。

心肌酶譜、肌鈣蛋白、肌紅蛋白等實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)可對心肌缺血進(jìn)行血清學(xué)輔助判斷，CMR能實(shí)時反映心肌的組織學(xué)表征，對缺血心肌及其活性作出有效診斷，故聯(lián)合上述檢查對ACS患者的診斷及治療具有重要意義。

利益沖突：無。