超聲心動圖引導建立小型豬主動脈瓣反流模型的方法學研究

孫妍，王建德，李曉妮，張麗，張茗卉，唐越，賈六軍，孟亮，王浩

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超聲心動圖引導建立小型豬主動脈瓣反流模型的方法學研究

孫妍*，王建德，李曉妮，張麗，張茗卉，唐越，賈六軍，孟亮，王浩

摘要

目的：研究如何應用超聲心動圖引導建立小型豬主動脈瓣反流模型。

方法：選用中華小型豬，靜脈全麻后測量體重，并行超聲心動圖檢查，排除主動脈瓣病變。將實驗豬頸部小切口，暴露頸動脈，置入鞘管后送導管至主動脈竇部，用硬導絲穿出導管，調整導管位置，造成主動脈瓣損傷。超聲評估主動脈瓣損傷情況及反流量。處死動物，取心臟，觀察主動脈瓣損害情況。

結果：共入選中華小型豬7只，雄性4只，雌性3只，動物平均體重（24.7±3.6）kg。共5只順利完成超聲引導下主動脈瓣反流模型，造成少量反流1只，少-中量反流1只，中量反流2只，大量反流1只。其中4只造成瓣葉穿孔，1只造成瓣葉撕裂。

結論：（1）超聲心動圖可以順利引導導絲穿過主動脈瓣并導致不同程度主動脈瓣損傷，用于小型豬主動脈瓣反流造模方法可靠。（2） 超聲心動圖可明確主動脈瓣損傷部位及損傷程度。

關鍵詞模型，動物；超聲心動描記術；主動脈瓣反流

作者單位：100037北京市，中國醫學科學院北京協和醫學院國家心血管病中心阜外醫院超聲科（孫妍、王建德、李曉妮、張麗、張茗卉、王浩），動物實驗中心（唐越、賈六軍、孟亮）

（Chinese Circulation Journal，2016，31：495.）

主動脈瓣反流是常見的心血管疾病之一。主動脈瓣反流的總體發病率Singh等［1］和Lebowitz等［2］的結果分別為4.9%和10%，顯著的主動脈瓣反流明顯影響患者生活質量及預期壽命［3］。無論是內科還是外科治療主動脈瓣反流都需要了解不同程度主動脈瓣反流對心臟結構功能的影響及其自然進程，藥物干預效果，手術時機選擇等重要資料［4，5］。然而患者常有多種混雜因素［6］，這些合并癥使我們對疾病的分析增加了難度。應用動物造模是對單病種疾病發生發展規律研究的重要手段之一。由于超聲可以實時觀察導管等介入器材在心血管內位置，因而也被用于心臟造模過程中引導術者進行操作，同時還可以實時評估造模效果。我們希望通過本研究建立一種簡單方便，無創及對操作者無放射損害的主動脈瓣反流造模方法。穿刺頸總動脈，置入6 F動脈鞘管，經動脈鞘置入5F豬尾導管，超聲心動圖引導導管至主動脈竇部并固定（圖1）。置入硬導絲，超聲心動圖觀察以確定硬導絲穿過豬尾導管上小孔。③建立主動脈瓣反流模型：豬尾導管停留在主動脈竇，超聲心動圖引導，用硬導絲刺穿主動脈瓣葉，超聲心動圖檢測確定反流程度（圖2）。④模型建立后完成超聲檢查，處死動物，取除心臟，觀察主動脈瓣損傷情況（圖3）。

圖1　胸骨旁左心室長軸切面，箭頭所指為豬尾導管位置

圖2　胸骨旁左心室長軸切面彩色多普勒，主動脈瓣反流形成（LA：左心房；LV：左心室；AO：主動脈）

圖3　豬心臟大體標本，箭頭所指為穿孔部位

1 材料與方法

實驗動物：2014-05至2014-12共入選中華小型豬7只，雄性4只，雌性3只，體重（24.7±3.6） kg，無微量以上主動脈瓣反流。實驗動物由我院動物實驗中心提供。本實驗通過我院倫理委員會批準。

超聲心動圖圖像采集及分析：經胸超聲心動圖使用飛利浦公司iE33機型，X5-1，基線和造模后均進行了全面心臟圖像采集，包括M-型、二維超聲及組織多普勒圖像（TDI）。全部圖像采集和分析全部由同一名操作者進行，圖像分析應用飛利浦公司Qlab軟件。

實驗操作流程：（1）動物鎮靜及麻醉：①動物入選：按預定標準選取中華小型豬。②動物麻醉及肝素化：實驗對象禁食禁水8 h以上，氟芬合劑2～3 ml/只皮下注射，戊巴比妥鈉每只10 mg/kg皮下注射，建立氣管插管并連接機械通氣裝置后用3：1氧化亞氮和氧氣混合氣體維持通氣。靜脈注入肝素8 000 U，后每隔1 h追加注射肝素2 000 U。③已麻醉好的中華小型豬固定在手術臺上，心前區備皮，連接心電監護。（2）建立主動脈瓣反流模型：①超聲觀察雙側頸動脈，選較粗一側為手術入路。②碘伏消毒頸部手術區域，做小切口，尋找并游離部分頸總動脈，

2 結果

共進行主動脈瓣反流造模實驗7只豬，除1只為先天性心臟病，室間隔缺損外，其余6只豬心內結構均正常。由于本研究主要是方法學探索，因而沒有排除具有室間隔缺損的豬。共5只順利完成超聲引導下主動脈瓣反流模型，1只由于未使用豬尾導管置入引導，硬導絲直接穿破左心室引起心包填塞，導致死亡。1只穿破主動脈左冠竇至左心房，形成主動脈左心房瘺，其余5只改為超聲引導豬尾導管置入竇部，并固定，硬導絲穿刺主動脈瓣，均導致不同程度的主動脈瓣穿孔及反流，順利完成超聲引導下主動脈瓣反流模型，造成少量反流1只，少-中量反流1只，中量反流2只，大量反流1只。反流方向3只為偏心反流，2只為中心性反流。反流部位3只位于左冠竇，2只位于無冠竇。大體標本觀察，主動脈左冠竇均有不同程度受損，表現為出血和水腫。2只損傷同時出現在左冠竇和無冠竇。瓣膜共4只出現穿孔，其中3只位于左冠竇，1只位于無冠竇，穿孔大小為1～3 mm。1只為無冠瓣瓣緣撕裂3.5 mm。受損瓣葉同超聲判斷一致。瓣膜損害程度與反流情況見表1。

表1　瓣膜損害與瓣膜反流程度

3 討論

目前，國內外主動脈瓣反流造模的方法主要集中在如下幾個方面：（1）引導方式的選擇上：通過X線引導及超聲心動圖引導［7］；（2）入路選擇上：開胸外科直視下造模［8］，內科介入方法造模［9］，通過某種食物（如，高膽固醇食物［10］等）喂養實驗動物造模；在介入方法造模方面，穿刺的大動脈選擇上也有不同，主要集中在股動脈［11］或頸總動脈［8，12］；（3）制造主動脈瓣反流的方法：通過導絲在主動脈瓣上打孔制造反流［11］，通過室間隔封堵器懸掛在主動脈瓣葉上制造反流［13］；（4）模型動物選擇上：有大鼠，兔，豬及狗等小型及大型動物。小型動物成本低，一般開胸操作，對進一步的研究有一定局限性；大型動物成本較高，但可采用介入手段造模，飼養后可觀察藥物療效并且可以進行外科及介入治療。盡管方法繁多，但這些方法制造的主動脈瓣反流主要缺點歸結起來有：（1）通過X線引導造模，射線對操作者身體有一定損傷，需要雜交手術間，增加操作成本；（2）外科開胸直視下造模，死亡率高，破壞了原有的心臟結構，與實際患者主動脈瓣反流的發生情況不符；食物喂養干預造模，耗時長，主動脈瓣反流發生率低，且在機制探索上只能與該種因素相關，不能復制人類主動脈瓣反流的發生情況；（3）通過在主動脈瓣上打孔制造的主動脈瓣反流，通常其反流程度很輕，不能制造中重度主動脈瓣反流；通過在主動脈瓣葉上懸掛室間隔封堵器，通常只能制造重度主動脈瓣反流，且實驗成本高，一旦主動脈瓣葉撕裂，封堵器脫落，可因栓塞使實驗動物短時間內死亡。

我們所建立的模型具有以下優點：（1）操作簡便，對操作者無傷害；（2）可重復性高；（3）能制造急性、慢性，輕、中、重度反流，以吻合人類主動脈瓣反流發生的不同病程和反流程度；（4）排除混雜因素，如不破壞除主動脈瓣外的原有心臟結構；（5）超聲直視下引導導管放置位置，減少置管的盲目性，縮短手術時間并提高造模成功率；（6）對實驗動物損傷小，可以保證術后長期存活，以利于觀察慢性主動脈瓣反流所引起的一系列反應；（7）造模過程中及時準確評估反流量，判斷是否達到預期目標，決定是否進一步操作還是完成造模；（8）相對于X射線引導下造模操作，該研究安全性能高，操作者及受試者無輻射損傷；手術成本低，不需要雜交手術間，不需要造影劑；對受試動物影響小，造模后如果觀察藥物治療效果，X射線及造影劑可能會引起部分藥物的藥代動力學產生改變。

主動脈瓣反流模型的方法學確立，將有利于主動脈瓣反流研究的開展、推廣和深入研究［14］。利用主動脈瓣反流動物模型可進行的研究包括：（1）了解不同病程和不同程度的主動脈瓣反流對左心室形態、結構和功能的影響，為患者選擇最佳擇期手術時機提供理論依據［15］；（2）深入認識主動脈瓣反流，由于本方法進行造模沒有破壞心臟結構，介入手術，對動物損傷較小，動物可以繼續飼養，觀察不同程度主動脈瓣反流進展情況，或分組給藥，觀察藥物治療效果；（3）該研究沒有進行開胸手術，所以不影響經胸超聲觀察主動脈瓣反流情況。并可以通過超聲心動圖研究不同程度慢性主動脈瓣反流，各時間段對心臟結果功能，包括應變，扭轉等多項參數研究；（4）了解主動脈瓣反流對冠狀動脈循環的影響［16］；（5）提高評估主動脈瓣反流量的準確性，拓展主動脈瓣反流量評估方式，如三維超聲方法評估等；（6）為外科介入方法（TAVI）治療主動脈瓣反流提供動物模型。本研究提示：（1）超聲心動圖可以順利引導導絲穿過主動脈瓣并導致不同程度主動脈瓣損傷，用于小型豬主動脈瓣反流造模方法可靠；（2）超聲心動圖可明確主動脈瓣損傷部位及損傷程度。

參考文獻

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（編輯：汪碧蓉）

Establishment of Aortic Regurgitation Model in Chinese Miniature Pigs Under Echocardiography Guidance

SUN Yan**，WANG Jian-de，LI Xiao-ni，ZHANG Li，ZHANG Ming-hui，TANG Yue，JIA Liu-jun，MENG Liang，WANG Hao.
Department of Echocardiography，Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital，CAMS and PUMC，Beijing （100037），China

Abstract

Objective：To establish the aortic regurgitation model in Chinese miniature pigs under echocardiography guidance.

Methods：The animal models were established by following steps：general anesthesia，measuring body weight and then receiving echocardiography examination to exclude aortic valve lesions； carotid artery was exposured by surgery，catheter was sent to aortic sinus with stiff guide wire penetrates and the position of catheter was adjusted to obtain aortic valve damage.The aortic valve injury and regurgitation were evaluated by ultrasound； then the pigs were killed and the heart was taken to observe aortic valve damage.

Results：A total of 7 pigs were used including 4 male and 3 female with the mean body weight of （24.7 ± 3.6） kg.Aortic regurgitation model was successfully established in 5 pigs including 1 mild，1 mild-moderate，2 moderate，1 severe aortic valve regurgitation，and 4 were with valve leaflets perforation and 1 with leaflets tearing.

Conclusion：①Echocardiography can smoothly guide wire go through aortic valve and make valve damage at different degrees，it is reliable to establish aortic valve regurgitation model in experimental pigs.②Echocardiography may clearly identify the position and degree for aortic valve injury.

Key wordsAnimal model； Echocardiography； Aortic regurgitation

基金項目：國家自然基金項目（81271583）

作者簡介：孫妍主治醫師博士主要從事心臟超聲研究Email：sunxiaoyan01@sina.com*目前在首都醫科大學附屬北京兒童醫院心臟超聲科工作**Now work in Beijing Children's Hospital，Capital Medical University通訊作者：王浩Email：hal6112@gmail.com

中圖分類號：R541

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3614（2016）05-0495-04

doi：10.3969/j.issn.1000-3614.2016.05.018

Corresponding Author：WANG Hao，Email：hal6112@gmail.com

收稿日期：（2015-09-29）