磁共振灌注結合乙酰唑胺負荷試驗評估原發性高血壓大鼠腦血管儲備功能

董 洋 高 偉 沈 思 凌雪英 黃 力

(大連醫科大學附屬第二醫院影像科，遼寧 大連 116027)

高血壓是腦卒中的首位危險因素〔1〕。隨血壓升高、病程延長，腦血管發生不同程度的病理改變，其儲備功能降低，應激狀態下腦血流灌注量下降，影響血液通過毛細血管床與組織間進行氧和養分及代謝物交換過程，使腦組織發生不同程度的損傷。腦血管儲備功能(CVR)的評價是診斷亞臨床期腦血管病的重要依據，本實驗將磁共振灌注成像(PWI)與乙酰唑胺(ACZ)負荷試驗相結合，探討其在原發性高血壓大鼠(SHR)CVR評價中的價值。

1 材料與方法

1.1研究對象 隨機選擇12周齡WKY大鼠15只(5只用于預實驗)、12周齡及20周齡SHR各10只；動物來源于北京維通利華實驗動物技術有限公司。

1.2預實驗 采用瑞士AVL公司血氣分析機Ⅰ型，對5只12周齡WKY大鼠口服ACZ后血液中PCO2進行測量，繪制時間-PCO2曲線，觀察其變化趨勢，發現口服ACZ后2.5 h動脈血中PCO2達到峰值值。ACZ藥物劑量根據公式(1)計算，公式(1)：人一天的用量(70 kg體重)/1.64=大鼠一天的用量(200 g體重)/0.031。

1.3磁共振檢查 采用1.5T GE Signa 超導型MR儀，3IN表面線圈。大鼠顱腦常規MR檢查排除腦血管疾病后，分別行靜息狀態、ACZ負荷狀態(口服ACZ后2.5 h)的PWI。在矢狀位上選擇經胼胝體背側緣與腦實質頂部平行的線作為掃描基線，行軸位掃描。成像序列為T1WI(TR 200/TE 17.0 ms)；T2WI(TR 2 000.0/TE 85.0 ms)；Flair(TR 6 000.0/TE 80.0 ms)；DWI(TR 8 000.0/TE 101 ms)。PWI選擇動態對比磁敏感增強法，股靜脈穿刺并留置靜脈針，造影劑注入劑量及速度分別為：1.6 mmol/kg，1 ml/s，掃描參數為：TR 1 500.0/TE 37.14 ms，成像時間61 s；層厚4 mm，間隔0.4 mm，視野(FOV)8 mm，采集矩陣為128×128。

1.4大鼠腦組織病理取材及切片制作 ACZ負荷狀態下PWI結束后48 h，選用戊二醛-多聚甲醛混合固定液250 ml經大鼠左心室灌注固定，開顱、取腦，甲醛固定；將標本對應MRI掃描中心層面切片取材，石蠟包埋；切片厚度為20 μm，脫蠟并進行HE染色。

1.5數據分析及處理

1.5.1PWI圖像后處理 采用GE公司Functool 4.0軟件對兩組大鼠PWI數據進行處理，域值選擇相同(150～)，獲得各層面的MTT及rCBV偽彩圖，由同一名影像科醫師操作，選擇雙側額葉髓質感興趣區(ROI)，ROI小于解剖結構大小，以避免鄰近組織影響，測量ROI區rCBV靜息、rCBV負荷、MTT靜息、MTT負荷，根據公式(rCBF=rCBV/MTT)計算rCBF靜息、rCBF負荷，并進一步根據公式計算CVR(%)，CVR=〔(rCBF負荷-rCBF靜息)/rCBF靜息〕×100%。

1.5.2大鼠腦病理HE染色分析 在40倍、20倍、10倍光鏡下，選擇大鼠額葉ROI相同部位觀察：① 小動脈、微小動脈管壁中膜平滑肌細胞數目，血管內徑、外徑。② 計數開放毛細血管數目：計數10個視野下毛細血管數目，利用平均值法計算單個視野下毛細血管數目。③ 計數小動脈數目：計數10個視野下小動脈數目，利用平均值法計算單個視野下小動脈數目。

1.6統計學分析 采用SPSS17.0軟件，選用完全隨機設計的單因素方差分析、配對資料比較的t檢驗。

2 結 果

2.1PWI結果 靜息狀態下三組大鼠rCBV、rCBF相比有統計學差異(P<0.05)，且12周SHR組的rCBV、rCBF值較12周WKY、20周SHR組高(P<0.05)，12周WKY、20周SHR組間相比無統計學差異(P>0.05)。MTT三組間比較有統計學差異(P<0.05)，12周WKY組與20周SHR組間差異具有統計學意義(P<0.05)，20周SHR組的MTT值較12周SKY組延長；12周SKY組與12周SHR組、12周SHR組與20周SHR組間差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。ACZ負荷狀態下，三組間rCBV比較具有統計學差異(P<0.05)，其中A組與C組、B組與C組間差異顯著(P<0.05)，C組rCBV較A、B組低，A、B組間無顯著差異(P>0.05)；MTT、rCBF三組間比較具有統計學差異(P<0.05)，組內兩兩比較均有統計學意義，且A、B、C三組MTT依次延長，rCBF依次降低。PWI結合ACZ負荷試驗測量三組大鼠CVR，12周齡WKY組：CVR(%)=(0.75±0.05)×100%；12周齡SHR組：CVR(%)=(0.40±0.03)×100%；20 w SHR組：(0.20±0.15)×100%；三組間兩兩比較P=0.000，具有統計學差異。

表1 三組大鼠靜息(ACZ前)及負荷狀態(ACZ后)額葉感興趣區rCBV、MTT及rCBF值±s)

2.2病理結果 見表2。20周SHR組大鼠小動脈管壁厚度與12周WKY、12周SHR組比較均具有統計學差異(P<0.05)，20周SHR組管壁厚度增加，12周WKY、12周SHR組間比較無統計學差異(P>0.05)。12周SHR組大鼠微循環網內毛細血管數目與12周WKY、20周SHR組比較具有統計學差異(P<0.05)，且12周SHR組大鼠毛細血管數目增多，12周WKY、20周SHR組間比較無統計學差異(P>0.05)。三組大鼠小動脈數目比較均無統計學差異(P>0.05)。ACZ負荷狀態下，rCBV增加，MTT縮短。該組大鼠腦血流儲備功能良好。ACZ負荷狀態下rCBV增加，MTT值延長。該組大鼠腦血流儲備通過延長MTT得以代償。20周SHR組大鼠ACZ負荷狀態下，rCBV稍有增加，MTT明顯延長。該組大鼠腦血流儲備功能較正常對照組明顯降低，負荷狀態下腦血流灌注的代償能力降低。

表2 光鏡下兩組大鼠額葉ROI腦血管情況±s)

3 討 論

CVR是指在生理或病理狀況下，腦血管根據血流灌注壓的變化代償性地擴張或收縮，以維持腦組織血流灌注量穩定的能力，是腦循環的重要保護機制之一〔2〕。臨床上，Grubb根據腦血流代償狀況和代謝變化將血流動力學障礙性腦缺血分為三個階段〔3〕，其中2期腦血流量中度減少，腦血管儲備能力已經受損，對于擴血管藥物沒有反應，臨床上可以借助CO2或ACZ等刺激試驗評價病變程度；3期腦血流量明顯減少，腦血管的自動調節機制已經失效，腦血管儲備能力耗竭，只能通過神經細胞增加攝氧來維持機能，細胞始終處于缺血抑制狀態，腦局部低灌注區神經元功能降低，此時可以通過正電子發射體層顯像(PET)獲得攝氧分數(OEF)來評價缺血程度〔4〕。當局部神經細胞增加攝氧后仍然不能滿足其功能需要時，神經細胞逐漸死亡，并發生不可逆轉的形態學改變〔5〕。CVR長期降低，最終會引發腦血流量的低灌注，這是所有腦梗死病因機制的最后通路。除缺血性腦卒中外，先天性或后天性頸動脈及椎動脈疾病、煙霧病、老年性癡呆、TIA、無癥狀性腦梗死等疾病患者的腦血管儲備功能亦發生不同程度的改變〔6～9〕，這種腦血管儲備功能的改變直接決定患者的預后。

高血壓是缺血性腦卒中相對獨立的危險因素，長期高血壓可以導致腦小動脈及微循環病變引起CVR降低，這是高血壓致腦卒中的重要原因之一。

PWI引用順磁性對比劑(Gd-DTPA)作為外源性標記物，對其首過效應進行監測，通過磁共振信號隨時間延長而變化的特征評價感興趣區的腦血管微循環的灌注特征，并獲得多個腦血流灌注參數圖，從而定性、半定量地測量并比較腦血流量(CBF)、腦容量(CBV)、平均通過時間(MTT)和達峰時間(TTP)等指標〔10～13〕。腦血流負荷試驗是指通過生理性刺激或血管擴張劑作用，增加對血管擴張劑反應敏感血管供血區的血流量，無反應區血流量不增加，從而增加正常部位與病變部位的圖像及各種灌注參數的對比，即反映腦血管的儲備功能。ACZ是一種可逆性碳酸酐酶抑制劑，正常腦血管在ACZ作用后血流量可增加約20%〔14〕，而病變血管無擴張、血流量不增加。

本實驗中，靜息狀態下，三組大鼠rCBV及MTT偽彩圖上未出現低灌注區，12周齡SHR大鼠rCBF稍有增加，這可能是因為其腦血管灌注壓發生變化時，微循環毛細血管開放數目代償性增加表現，與病理結果一致，此階段應用加壓藥物治療效果顯著并預后較好。ACZ負荷試驗后，12周齡WKY大鼠、12周齡SHR、20周齡SHR CVR逐級減低；WKY大鼠在應激狀態下微循環毛細血管及小動脈、微動脈血管擴張，MTT值縮短，腦血流量增加；12周齡SHR靜息狀態時微循環毛細血管已處于擴張狀態，但小動脈、微小動脈并未發生結構性重塑，應激狀態下通過小動脈擴張以增加腦血流量；20周齡SHR的腦小動脈及微動脈管壁發生結構性重塑，管壁平滑肌數目增多，管腔內、外徑均減小，在應激狀態下腦血管的擴張處于失代償狀態，其腦血管儲備功能明顯降低；高血壓導致毛細血管前動脈的結構性重塑造成外周阻力增加，也推動了血壓進一步升高，引發機體并發癥及功能衰竭〔14，15〕，此階段中，抗高血壓治療不僅是單純降低血壓的問題，對阻力血管結構重塑的糾正應該得到足夠的重視，如果降血壓的同時阻力血管的結構得不到糾正，單純血壓降低反而會使血管的功能儲備惡化，血管收縮及舒張能力進一步下降，嚴重影響相應組織器官的血液供應，導致靶器官結構和功能損害〔16〕。

綜上所述，PWI結合ACZ負荷試驗能夠正確評價CVR，并在一定程度上反映腦血管的組織病理學改變，為高血壓患者腦血管病亞臨床期評價提供一種安全、穩定、無輻射的方法，對指導臨床制定合理的治療方案，從而控制病情進展、改善預后具有重要的參考價值。

4 參考文獻

1戚少華.卒中發病相關因素的分析〔J〕.中國臨床康復，2003；7：2744.

2Webster MW，Markaroun MS，Steed DL，etal.Compromised cerebral blood flow reactivity is a predictor of stroke in patients with symptomatic carotid artery occlusive disease〔J〕.J Vasc Surg，1995；21：338.

3Grubb RI，Derdeyn CP，FrItsch SM.Importance of hemodynamic factors in the prognosis of symptomatic carotid occlusion〔J〕.JAMA，1998；280：1055.

4焦力群，凌 鋒，李 萌，等.應用灌注磁共振技術評價缺血性腦血管病的外科治療〔J〕.腦與神經疾病雜志，2004；2：123.

5高培毅.重視和加強深層次急性缺血性腦血管病的影像學研究〔J〕.中華放射學雜志，2003；10：869.

6Huang LA，Song XW，Xu AD，etal.Cerebral perfusion in corresponding blood supply areas of transient ischemic attack patients with intracranial stenosis：seven cases of diamox-perfusion verified by magnetic resonance imaging〔J〕.Neural Regne Res，2010；5(1)：58.

7Likitjaroen Y，Suwanwela NC，Phanthumchinda K.Vasoreactivity induced by acetazolamide in patients with vascular dementia versus Alzheimer′s disease〔J〕.J Neurol Sci，2009；283(1-2)：32.

8Ma J，Mehrkens JH，Holtmannspoetter M，etal.Perfusion MRI before and after acetazolamide administration for assessment of cerebrovascular reserve capacity in patients with symptomatic internal carotid artery(ICA) occlusion：comparison with 99mTc-ECD SPECT〔J〕.Neuroradiology，2007；49：317.

9Telman G，Kouperberg E，Nitecki S，etal.Cerebral hemodynamics in symptomatic and asymptomatic patients with severe unilateral carotid stenosis before and after carotid endarterectomy〔J〕.Eur J Vasc Endovasc Surg，2006；32(4)：375.

10Golay X，Hendrikse J，Lim TC.Perfusion imaging using arterial spin labeling〔J〕.Top Magn Reson Imaging，2004；15(1)：10.

11Magnetic resonance perfusion imaging in acute ischemic stroke using continuous arterial spin labeling〔J〕.Stroke，2000；31(3)：680.

12劉梅麗，崔世民，張蕾莉，等.磁共振擴散加權和灌注成像對超急性期腦梗死影像半暗帶的研究〔J〕.中華放射學雜志，2002；12：1095.

13Warmuth C，Gunther M，Zimmer C.Quantification of blood flow in brain tumors：comparison of arterial spin labeling and dynamic susceptibility-weighted contrast-enhanced MR Imaging 〔J〕.Radiology，2003；228(2)：523.

14Chironi G，Gariepy J，Denarie N，etal.Influence of hypertension on early carotid artery remodeling〔J〕.Artenoscler Thromb Vasc Biol，2003；23(8)：1460-4.

15Claassen JA，Levine BD，Zhang R.Cerebral vasomotor reactivity before and after blood pressure reduction in hypertensive patients〔J〕.Am J Hypertens，2009；22(4)：384.

16江文宇，呂澤平.降壓程度對老年原發性高血壓患者腦血管儲備功能的影響〔J〕.中國臨床康復，2005；9(3)：92.