王 偉，馬 娟，魯雪紅，席 偉

(新疆醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院 新疆維吾爾自治區(qū)中醫(yī)藥研究院影像中心，新疆 烏魯木齊 830000)

動脈粥樣硬化廣泛存在于中老年人群，部分患者可發(fā)展為閉塞性外周動脈硬化(peripheral arteriosclersis obliterans, PASO)。骨骼肌慢性缺血是由各種病因?qū)е碌墓趋兰￠L期緩慢缺血缺氧改變，以外周動脈閉塞性疾病(peripheral arterial occlusive disease, PAOD)最常見。MR擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可評價活體組織各向異性擴散狀況，其臨床應(yīng)用價值已獲得充分肯定[1]，目前逐漸應(yīng)用于肌肉病變[2-4]。本研究探討DTI動態(tài)評估PAOD兔后肢缺血骨骼肌形態(tài)及功能改變的價值。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 32只新西蘭大白兔，體質(zhì)量2.5～3.0 kg，購自新疆醫(yī)科大學(xué)動物實驗室[動物許可證編號：SCXK(新)2018-0002]，雌雄不限，適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后進(jìn)行實驗。本研究經(jīng)院臨床倫理委員會批準(zhǔn)；處置動物符合《關(guān)于善待實驗動物的指導(dǎo)性意見標(biāo)準(zhǔn)》[5]。

1.2 制備模型 根據(jù)文獻(xiàn)[6-7]方法制備PAOD模型。自兔耳緣靜脈推注20%烏拉坦(3 ml/kg體質(zhì)量)麻醉后，仰臥位保定，于右后肢股內(nèi)側(cè)做縱行切口，自腹股溝韌帶至膝關(guān)節(jié)暴露血管鞘，鈍性分離股動脈及其主要分支，以4號線結(jié)扎股動脈起始部及以下分支，之后切除股動脈，縫合肌筋膜、皮下組織及皮膚。術(shù)后24 h行CTA，見股動脈遠(yuǎn)端閉塞證明PAOD模型制作成功。

1.3 DTI及圖像后處理 32只兔均造模成功，分別于術(shù)后第3、14、21及28天各隨機選擇8只兔行DTI，采用Siemens Vero 3.0T MR儀，垂直于后肢長軸方向掃描，并行采集，平面回波成像，12個梯度編碼方向，b值為600 s/mm2，層厚4 mm，層間隔0.8 mm，共采集5層，中心層面為后肢后組肌群中部橫截面層面。

由同1名MR診斷主治醫(yī)師使用后處理工作站上的DTI處理軟件(neuro 3D)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到DWI、表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)圖和部分各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)圖,觀察后肢各組肌肉DWI、ADC圖和FA圖表現(xiàn)。避開骨骼選取ROI(0.5 cm×0.5 cm)，分別于后肢后組肌群連續(xù)5個層面中心測量ADC值和FA值，取各層平均值作為最終結(jié)果。

1.4 病理組織學(xué)檢查 各時間點MR檢查結(jié)束后分批麻醉處死模型兔，留取兩側(cè)后肢后組肌群肌肉組織送病理檢查，經(jīng)HE染色后于光學(xué)顯微鏡下觀察缺血后橫紋肌組織形態(tài)及結(jié)構(gòu)變化。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料采用±s表示。采用配對t檢驗比較不同時間點健側(cè)與術(shù)側(cè)后肢骨骼肌ADC值和FA值，對不同時間點間術(shù)側(cè)ADC、FA值行方差分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DTI表現(xiàn) 術(shù)后第3、14天術(shù)側(cè)后肢肌群水腫、體積增大，ADC圖顯示為高信號，彩色FA圖呈淺紅色，較健側(cè)ADC值增高、FA值減低(P均<0.05)；至術(shù)后第21、28天術(shù)側(cè)與健側(cè)肌群DWI均表現(xiàn)為等信號，ADC值及FA值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。不同時間點術(shù)側(cè)ADC值、FA值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。見表1及圖1、2。

圖1 模型兔術(shù)后第3天雙側(cè)后肢DWI、ADC圖及FA圖 A.DWI示術(shù)側(cè)后肢肌群腫脹、體積增大；B.ADC圖示該區(qū)域呈高信號；C.FA圖示該區(qū)域為淺紅色 (箭示術(shù)側(cè)；箭頭示健側(cè))

表1 術(shù)后不同時間點模型兔兩側(cè)后肢肌肉組織ADC值及FA值比較(±s，n=8)

表1 術(shù)后不同時間點模型兔兩側(cè)后肢肌肉組織ADC值及FA值比較(±s，n=8)

時間點ADC(×10-3mm2/s)術(shù)側(cè)健側(cè)t值P值FA術(shù)側(cè)健側(cè)t值P值術(shù)后第3天1.61±0.111.48±0.9911.26<0.010.30±0.030.38±0.02-13.86<0.01術(shù)后第14天1.55±0.111.40±0.1025.98<0.010.34±0.040.39±0.02-4.33<0.05術(shù)后第21天1.49±0.13?1.46±0.112.600.120.38±0.02?0.40±0.03-3.460.07術(shù)后第28天1.51±0.14?1.52±0.13-1.730.220.40±0.02?0.40±0.04<0.01>0.05F值1.32---0.29---P值<0.01---<0.01---

注：*：與術(shù)后第3天比較，P<0.05

2.2 病理改變 術(shù)后第3、14天術(shù)側(cè)后肢橫紋肌腫脹、出血及壞死，以術(shù)后第3天為著，并見大量單核細(xì)胞浸潤；術(shù)后第21天個別橫紋肌萎縮，并可見肌束間厚壁血管增生、擴張，肌間小血管增生；術(shù)后第28天腫脹細(xì)胞基本恢復(fù)，大部分區(qū)域成纖維細(xì)胞/肌成纖維細(xì)胞增生明顯，細(xì)胞間隙略增寬。見圖3。

圖3 組織病理圖(HE，×40) A.正常肌肉組織；B.術(shù)后第3天術(shù)側(cè)肌肉組織；C.術(shù)后第28天術(shù)側(cè)肌肉組織

3 討論

肌纖維細(xì)胞膜可阻礙水分子的擴散運動，故與細(xì)胞長軸垂直方向的水分子擴散運動慢于與長軸平行方向，表現(xiàn)出擴散各向異性[8]。DTI是能反映組織微觀結(jié)構(gòu)的成像技術(shù)，對于顯示及測量肌肉細(xì)微結(jié)構(gòu)有較大應(yīng)用前景。

圖2 術(shù)后第28天模型兔雙側(cè)后肢DWI、ADC圖及FA圖 A.DWI示雙側(cè)后肢均呈等信號；B.ADC圖示等信號；C.FA圖均呈藍(lán)色 (箭示術(shù)側(cè)；箭頭示健側(cè))

DWI與傳統(tǒng)MR技術(shù)不同，可反映每個體素內(nèi)的水分子擴散和灌注信息[3-4]。DTI是以DWI為基礎(chǔ)開發(fā)的一項新技術(shù)，可通過定量參數(shù)反映組織內(nèi)水分子擴散運動各向異性特點，從擴散量和擴散方向上反映水分子在不同介質(zhì)環(huán)境中擴散的變化，其主要參數(shù)有ADC和FA[9]，通常用ADC值表示擴散的強弱程度，ADC值上升或下降在DWI上表現(xiàn)為信號強度下降或上升。

蒙秋華等[10-11]研究兔失神經(jīng)支配骨骼肌退變及再生模型，發(fā)現(xiàn)DTI評價失神經(jīng)靶肌肉退變及再生的敏感度高。FA為橢球體中各向異性組分與整個擴散張量的比值，反映所觀察組織中全部水分子擴散集合而成的橢球體的形狀。肢體缺血模型被廣泛用于缺血性疾病的基礎(chǔ)及臨床診治研究[12]。本研究中兔后肢缺血動物模型的建立至血供代償可在一定程度上模擬臨床PAOD的發(fā)展過程，通過完全切除兔一側(cè)股動脈全長及其分支造成該側(cè)肢體急性缺血，觀察術(shù)后第3、14、21、28天不同時間點缺血狀態(tài)下ADC值及FA值動態(tài)變化，可作為動態(tài)且定量客觀評價下肢缺血肌肉組織損傷及修復(fù)過程的依據(jù)，DTI的ADC值及FA值基本可反映肌細(xì)胞在缺血狀態(tài)下的損失、變性及再生過程。本組缺血后第3、14天術(shù)側(cè)ADC值較健側(cè)增高，F(xiàn)A值減低，尤以第3天顯著。ADC值主要體現(xiàn)細(xì)胞外組織間隙中水分子的擴散。在肌肉組織損傷早期，缺血肌纖維細(xì)胞腫脹變圓，處于比較嚴(yán)重的缺血狀態(tài)，水分子在垂直于纖維長軸的橫斷面上的擴散增加，因此ADC值升高，肌纖維分解的碎片形成屏障阻礙水分子沿纖維束方向的擴散，導(dǎo)致其FA值下降；隨著時間延長，至術(shù)后第28天，術(shù)側(cè)ADC值及FA值與健側(cè)差異不明顯，病理顯示此時腫脹細(xì)胞大致恢復(fù)，同時周圍可見多量新生成纖維細(xì)胞/肌成纖維細(xì)胞，細(xì)胞間隙增大，肌組織逐步代償，提示術(shù)后第28天缺血肌肉形態(tài)和功能基本恢復(fù)。本研究中不同時間點術(shù)側(cè)ADC值、FA值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，提示不同時間點缺血狀態(tài)下ADC值、FA值具有動態(tài)變化特征，就骨骼肌而言，ADC值變化與肌肉內(nèi)水含量變化相關(guān),能夠反映肌肉運動后其內(nèi)循環(huán)血容量的變化，DWI信號強度隨肌肉血流灌注下降而下降，當(dāng)肌肉缺血逐步解除、肌肉逐漸恢復(fù)血流灌注時，DWI信號逐漸增加，ADC值逐漸下降，F(xiàn)A值逐漸上升，最終趨于正常；結(jié)合病理學(xué)改變，可評估肌肉缺血后隨時間推移發(fā)生的肌肉組織損傷及修復(fù)過程。

綜上所述，DTI不僅能清晰顯示PAOD模型兔下肢肌肉走行及形態(tài)，還能從微觀水平反映其病理生理改變，為研究下肢肌肉正常解剖形態(tài)與異常形態(tài)和功能提供新的視角，為量化診斷和評價PAOD骨骼肌慢性缺血提供新的途徑。但本研究樣本量和隨訪觀察時間點均較少，實驗結(jié)果可能存在一定偏倚，尚需進(jìn)一步觀察DTI評價肌力恢復(fù)的可行性及價值。