趙士海，金航*

1 冠狀動脈微栓塞的簡介及臨床意義

冠狀動脈微栓塞(coronary microembolization，CME)常發(fā)生于急性冠脈綜合征患者和經(jīng)皮冠狀動脈介入治療手術(percutaneous coronary intervention，PCI)中，其危害很大。近年來，國內接受PCI的患者數(shù)量大幅增長，由此引起的CME也越來越常見。PCI術中，斑塊破裂產生的細小碎片可直接或繼發(fā)性造成遠端微小血管阻塞，所以PCI術后即使心外膜冠狀動脈血流恢復達心肌梗死溶栓評級3級(thrombolysis in myocardial infarction 3，TIMI3)，仍有大概30%～40%的患者存在微循環(huán)障礙，心肌再灌注本身也可以導致心肌再灌注損傷，包括CME和心肌出血(intramyocardial haemorrhage，IMH)等。CME發(fā)生后，局部區(qū)域產生炎性反應，可能和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白介素-6(interleukin-6，IL-6)、腺苷、自由基等有關，并伴有內皮細胞和心肌細胞的壞死[1-2]，可導致PCI術中發(fā)生“無復流”(no-reflow)現(xiàn)象、心律失常、灌注-收縮不匹配及心肌收縮功能障礙等[3-4]。有研究報道當CME范圍超過2.6%時，是ST段抬高心梗(ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI)患者最強的獨立預后影響因素[5]。由于在臨床心臟病變的研究中，較難獲得心肌組織進行病理分析，為深入研究微栓塞病變的病理生理改變、心肌損傷機制，常需復制臨床冠狀動脈微栓塞病變的動物模型，目前已有關于該方面的一系列磁共振成像研究報道，本文將重點介紹微栓塞動物模型的MRI研究及其進展。

2 冠狀動脈微栓塞動物模型MRI研究

2.1 動物模型復制概況

冠狀動脈微栓塞動物模型的實驗動物包括犬、羊和小型豬等，微栓塞劑有聚苯乙烯膠乳微球、自身的微血栓顆粒，也有研究使用月桂酸鈉誘發(fā)冠狀動脈內微血栓形成[6]，可通過開胸或經(jīng)導管分次注射微栓塞劑的方法造模。由于聚苯乙烯膠乳微球大小和數(shù)量可控，在冠脈微栓塞動物模型中使用較多，常用的微球的直徑有42 μm、100～300 μm、40～120 μm，冠脈內注射微球后，會造成微循環(huán)障礙，導致心肌缺血、微梗死等[4]，最近動物模型的研究已經(jīng)表明，微循環(huán)的灌注障礙發(fā)生后，局部區(qū)域缺氧，可導致內皮屏障破壞，促使血細胞外滲，造成心肌出血[7]。但是這些微球是惰性生化顆粒，與人體內具有生物活性的微血栓成分有所不同，不能完全真實地反映人體內微血栓引起的病理生理特征[8]。

2.2 心臟磁共振成像在CME研究中的應用

心臟磁共振成像(cardiac magnetic resonance imaging，CMR)可用于評估CME及相關的心肌水腫、壞死、出血等，并可對損傷心肌進行定量分析。MR電影、首過灌注及延遲增強磁共振成像(Late gadolinium enhancement magnetic resonance imaging，LGE-MRI)為臨床常用的經(jīng)典序列，微栓塞動物模型研究大多采用這些方法，近年來MR-mapping定量分析技術也有應用，但目前在微栓塞動物模型中的應用仍較少。

2.2.1 MR電影

目前常用的電影序列是cine-SSFP序列，該序列信號取決于組織的T2/T1比值，采集速度快，可以在單次屏氣情況下完成單一層面多相位影像的采集，結合相關軟件，可以對心臟形態(tài)與功能進行評估。Breuckmann等[9]使用42 μm微球制作小豬的微栓塞模型，電影序列顯示在微栓塞早期心肌收縮功能總體上是逐漸下降的。Carlsson等[10]研究采用100～300 μm的微球制作豬的微栓塞模型發(fā)現(xiàn)，CME發(fā)生后1 h和1 w時，心功能均是下降的，這種改變與微梗死范圍的變化是不相關的。Carlsson等[11]又使用較小顆粒微球(40～120 μm，平均80 μm)制作豬的微栓塞模型，與之前較大顆粒微球微栓塞模型(100～300 μm)進行對比，結果發(fā)現(xiàn)MR提示CME發(fā)生后1 h局部區(qū)域徑向應變和圓周應變是降低的，在7～8 w后部分恢復，MR電影序列提示CME急性期時心功能出現(xiàn)明顯下降，這種改變在兩種模型中是相似的，在7～8 w后也有部分恢復，所以CME可造成較持久的心功能障礙。Jin等[4]使用小顆粒(42 μm)微球，制作了豬的微栓塞模型，通過電影序列觀察到心肌收縮功能在CME 6 h后和1 w后較基線有比較明顯的下降。因此，各種不同微球直徑微栓塞模型均會出現(xiàn)心肌收縮功能障礙，而且可能會持續(xù)存在一段時間，這是CME的重要改變之一。

2.2.2 首過灌注及延遲增強

MR首過灌注采用T1加權的GRE序列，對時間分辨率要求很高，可動態(tài)觀察釓對比劑通過心肌時的分布情況計算灌注指數(shù)(上升曲線、最高信號強度及達峰時間)來定量評估心肌灌注[12]。LGE-MRI采用具備反轉恢復的T1加權2D/3D GRE序列，可抑制正常心肌信號，多在注射釓對比劑后10～15 min采集圖像，對檢測急性心肌梗死及心肌瘢痕的陽性率可達90%以上，可用于評估心肌活性，評估微栓塞區(qū)域的范圍。Dorge等[2]采用開胸法，42 μm微球顆粒制作犬的微栓塞模型，發(fā)現(xiàn)CME心肌血流量改變較為復雜，早期心肌血流量沒有改變，甚至是增加的，Dorge等[2]認為可能是微栓塞后引起的炎癥反應及缺血心肌釋放腺苷造成鄰近區(qū)域的血管充血，與早期血流量下降互相抵消所致，也有可能是取材有限，用彩色微球法計算心肌血流，難以發(fā)現(xiàn)微栓塞造成的灌注降低。Carlsson等[10]使用較大顆粒(100～300 μm)的微球制作豬的微栓塞模型，證實首過灌注可檢測到微栓塞心肌缺血導致的灌注缺損，對CME急性期的敏感性高于LGE-MRI，對CME亞急性期來說，LGE-MRI更為敏感；急性期LGE-MRI隱約見延遲強化，而亞急性期可見較明顯強化，并且氯化三苯基四氮唑(triphenyltetrazolium chloride，TTC)染色標本能夠觀察到微梗死區(qū)域，組織病理學也證實存在微梗死，其范圍分布于微栓塞心肌全層，并非僅局限于心內膜下，與心外膜大動脈梗死的分布方式不同。Carlsson等[11]使用較小顆粒(40～120 μm)的微球制作豬的微栓塞模型，與之前較大顆粒微球模型(100～300 μm)進行對比，發(fā)現(xiàn)CME急性期的灌注缺損兩者是相似的，7～8 w后，首過灌注未見明確缺損區(qū)域，僅能通過半定量方法發(fā)現(xiàn)局部區(qū)域仍有輕微的灌注減低；LGEMRI急性期未觀察到延遲強化，7～8 w后可觀察到清晰的延遲強化，此時TTC標本上可觀察到微梗死區(qū)，組織病理學也證實存在微梗死，并且其分布方式與之前較大顆粒微球所造成的微梗死是相似的。Nassenstein等[13]使用42 μm微球在制作豬的微栓塞模型發(fā)現(xiàn)，CME急性期LGE-MRI也可以觀察到微栓塞心肌中層或全層模糊的延遲強化，離體標本則可以更清楚地觀察到延遲強化，Nassenstein等[13]認為這是因為離體標本不受運動偽影、心腔及血管內對比劑的影響，故所得影像分辨率更高；Nassenstein等[13]得出結論微梗死區(qū)域至少大于5%時，LGE-MRI可能才有陽性發(fā)現(xiàn)。Breuckmann等[9]使用42 μm微球制作小豬的微栓塞模型，證實CME急性期LGE-MRI可以觀察到延遲強化，主要分布在心肌中層。Saeed等[12]的研究提示LGE-MRI延遲強化區(qū)域可能高估了心梗的真實范圍，可能包含了梗死區(qū)域邊緣的水腫。Jin等[4]使用42 μm微球制作了豬的微栓塞模型，也發(fā)現(xiàn)首過灌注減低在CME急性期更顯著，而急性期LGE-MRI也可觀察到延遲強化，亞急性期幾乎看不到強化，亞急性期硝基藍四唑氯化物(nitrobluetetrazolium chloride，NBT)染色標本上也沒有發(fā)現(xiàn)微梗死區(qū)域，但HE染色顯微鏡下可以發(fā)現(xiàn)微梗死，與之前Carlsson等[10]使用較大顆粒的微球模型延遲強化出現(xiàn)在亞急性期明顯不同，Jin等[4]認為這是所采用的微梗死的定義不同造成的，病理學家使用的微梗死的定義是指顯微鏡下的心肌壞死[14]，而不是在大體標本上能觀察到的心肌壞死，因此，如果微梗死的區(qū)域非常小，加上部分容積效應，LGE-MRI可能會檢測不到，TNF-α介導的炎癥反應和局部的微梗死，可能是急性期延遲強化的病理生理機制。因此，不同顆粒大小的微球造成的微栓塞模型對心肌的影響有所差異，說明被栓塞的微血管內徑與CME的影響相關。所采用的微梗死的定義不同也影響研究結果，微梗死的統(tǒng)一、明確的定義對CME的研究也很重要。

2.3 MR-mapping技術的應用研究情況

對于CME的MR研究，除了常用的MR首過灌注、cine電影序列、LGE-MRI之外，基于T1或T2的成像的mapping技術也用于CME時心肌水腫或出血時的評估，目前動物模型的應用上相對較少?？赡苁且驗榕R床CME病例MR發(fā)現(xiàn)心肌出血等情況，尚缺乏動物模型進行病理分析深入對照，目前還沒有報道。還有一個可能的原因是，目前動物模型所模擬的臨床微栓塞病變，與真正臨床病變的病理生理改變還存在一定的差異，心肌出血等情況還不能穩(wěn)定地模擬成功。

2.3.1 心肌出血

Carrick等[15]在急性STEMI患者隊列研究中發(fā)現(xiàn)，心肌出血只出現(xiàn)在微栓塞的區(qū)域，認為IMH是繼發(fā)于CME的結果，IMH比CME對臨床預后更不利。Kali等[16]在STEMI患者中的研究也發(fā)現(xiàn)了IMH總是伴隨CME出現(xiàn)的。所以在發(fā)現(xiàn)CME病變時，也需要關注有無合并IMH?；赥2或T2*的MR方法，包括T2 mapping和T2*mapping，可用于檢測心肌內出血，因為血紅蛋白降解產物造成的磁場不均勻，縮短T2或T2*值，相應的T2或T2*成像表現(xiàn)為低信號核心區(qū)。但是，由于T2的成像對水腫高度敏感，CME常伴有水腫，可能導致繼發(fā)的心肌出血在T2成像被掩蓋，或信號降低，加上部分容積效應，使心肌出血的檢出率減低，范圍被低估。T2 mapping技術可以定量評估T2值，可以克服一些T2定性方法的缺點，但由于該技術對回波間距高度依賴及對順磁性物質效應復雜等，使出血檢測復雜化，T2 mapping的低信號核心區(qū)更能反映CME的存在，可以同時合并出血或不合并出血；不合并出血的情況可能是由于微循環(huán)灌注少，局部組織水的含量減少，因此T2 mapping技術對出血的檢測效果欠佳。T2*成像對于水腫相對不敏感，對出血的特征顯示更佳[12，16]。Kali等[16]的研究證實了基于T2*成像較T2成像對出血的檢測更敏感，受水腫的影響更小。目前有關CME后心肌出血的報道主要來自于臨床微栓塞病例，在動物模型上的研究還未見報道，這可能與目前的動物模型還不能成功模擬心肌出血有關。

2.3.2 心肌水腫

缺血再灌注損傷發(fā)生細胞內和細胞外的水腫，是心肌水腫的特征性表現(xiàn)，CME也屬于缺血再灌注損傷，也常伴有心肌細胞內外的水腫[17]。T2WI和T2 mapping可以用于評估心肌水腫。Abdel-Aty等[18]采用開胸手術法，短時性夾閉狗的冠狀動脈左前降支，制作心肌缺血-再灌注模型，發(fā)現(xiàn)T2WI上高信號區(qū)域持續(xù)存在，同異常心肌運動出現(xiàn)的區(qū)域是相符合的，認為心梗后的水腫要早于缺血性心肌出現(xiàn)不可逆損傷，因此，T2成像可用于心肌缺血的早期檢測。但是，T2WI易受多種因素的影響，如血流緩慢、線圈信號變異、運動偽影等，從而限制了其被廣泛用于檢測水腫。Breuckmann等[9]使用42 μm微球制作小豬的微栓塞模型，發(fā)現(xiàn)TSE-T2WI對檢測微栓塞所致的水腫敏感性較差，可能是微栓塞導致的心肌水腫程度、分布特點，有別于大血管閉塞心肌梗死導致的水腫，用更敏感的序列有望更好地檢測微血管閉塞引起的心肌水腫。Kellman等[19]研究發(fā)現(xiàn)(T2-prepared)SSFP序列對心梗所致水腫的敏感性更高。Nordlund等[20]在2個多中心研究中對比了增強SSFP (contrast-enhanced SSFP，CE-SSFP)和T2-STIR對心梗所致水腫的敏感性，發(fā)現(xiàn)CE-SSFP效率及敏感性更高，水腫成分T2/T1信號比正常組織更高，而且該技術可以同時獲得心功能、心室容積、標準電影序列，所耗費的時間更短，有更好的應用前景，不過該技術仍只是一種定性評價方式。T1 mapping和T2 mapping則可以定量評估水腫，優(yōu)于傳統(tǒng)的定性技術。Fernández-Jiménez等[21]制作豬的心肌缺血無再灌注與心肌缺血再灌注模型，采用T2 mapping和組織病理學的對比研究發(fā)現(xiàn)，心肌水腫不是固定的形式，而是波動的，再灌注治療后的2 h增加，隨后的24 h大幅下降，4～7 d后再緩慢上升。目前總體上針對微栓塞所致水腫報道較少，尤其是SSFP及mapping等新技術的應用還未見報道，仍待進一步研究探索。

3 藥物抗炎治療微栓塞病變的相關研究

微栓塞病變導致心肌損傷的機制較為復雜，TNF-a介導的炎癥反應在其中起了重要作用，早期Skyschally等[22]用超聲成像進行了該方面的研究，使用42 μm微球制作犬的模型，發(fā)現(xiàn)糖皮質激素可以改善微栓塞后心肌收縮功能障礙，同時可降低血清TNF的濃度，證實糖皮質激素對微栓塞病變有一定的療效。Jin等[23]采用42 μm微球制作豬的微栓塞模型，糖皮質激素進行干預后，MRI電影序列顯示心功能下降得到改善，首過灌注減低程度也較對照組有所改善，LGE-MRI則未觀察到延遲強化，說明微梗死程度也得到改善。Chen等[24]采用42 μm微球制作豬的微栓塞模型，糖皮質激素進行干預，MR評價心功能，在基線水平、微栓塞后6 h和1 w采集MR圖像，發(fā)現(xiàn)糖皮質激素可以改善早期心功能障礙，可能與抑制微栓塞后心肌表達TGF-b1/smad3和CTGF及心肌凋亡有關。Chen等[25]與之前研究采用相同動物模型，研究TNF-α抗體干預后對CME的影響，仍然采用MR評價心功能，發(fā)現(xiàn)TNF-α抗體也可以改善微栓塞后心功能障礙，可能與抑制了心肌細胞凋亡相關。因此，抗炎治療可以改善CME對心肌的不良影響，有可能成為微栓塞病變的一種治療方法。

4 結語

微栓塞動物模型在微栓塞病變的病理生理改變的研究中起著重要作用，CMR能提供較多微栓塞導致的心肌異常信息，隨著MR新技術的開發(fā)和應用，有望在未來的研究中取得更多的進展。但是，CMR成像時間長，操作較為復雜，利用動物模型開展MR研究，仍有一定的難度，限制了其廣泛應用，如何進一步優(yōu)化檢查流程，減少檢查時間，提高效率，需要進一步完善。此外，動物模型僅能部分模擬臨床微栓塞病變，與真實的人體環(huán)境有很多不同，所引發(fā)的微栓塞反應也與人體內有較大區(qū)別。不同的動物模型、不同的微梗死的定義也影響研究結果，所以微梗死的統(tǒng)一定義及理想的動物模型仍待進一步探索研究。

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