微栓子对颅内穿通动脉的作用：大鼠单侧脑微栓塞实验观察  学位论文  

第一部分颈动脉支架植入术后颅内缺血病灶的分布及大小 目的：大部分脑组织仅由穿通动脉主要供血而缺乏侧枝循环,以致栓子堵塞穿通动脉时极易导致脑组织缺血性损伤。但是,栓子是否可能进入深部脑组织的穿通动脉而导致病变目前尚无定论。本部分实验通过弥散加权磁共振(DWMRI)的方法对颈动脉支架植入术(CAS)后的患者脑部进行检测,记录术后新发生的缺血病灶的部位及数量,从而进一步判断栓子是否能进入上述区域。 方法：回顾性收集30例,共29名男性患者(年龄62～81岁)远端保护下颈动脉支架植入术前与术后的DWMRI头颅扫描数据。通过比较,确定新发缺血病灶。其中13名患者术前存在无症状性病灶,16名患者术前存在颈动脉病变侧症状性病灶。术前72小时内及术后48小时内,对每例患者进行DWMRI头颅扫描。所有DWMRI结果均由同一名影像学医师读片、分析。 结果：1名患者术后出现轻度神经系统异常,72小时后恢复。DWMRI共发现131处新发缺血病灶(平均3处/例,最少1处/例,最多17处/例)。直径<5mm的病灶占96.6%,直径5-10mm病灶占3.1%。83.1%的病灶出现在手术侧,16.9%在对侧。病灶分布于大脑中动脉供血区域(91.6%)、大脑后动脉供血区域(6.1%)及小脑上动脉供血区域(2.0%)。大多病灶位于皮层较深的区域——皮层/皮层下区域(90.8%),其余病灶分布于脑室旁白质区域(6.1%)及深部灰质区域(3.0%)。 结论：尽管CAS术后新发颅内缺血性病灶主要发生于大脑中动脉供血的皮层较深区域,但病灶可以出现在脑组织的所有区域。CAS继发栓塞导致的脑缺血性病灶的分布与相应脑区的血流分布相吻合。上述实验结果进一步证明微栓子导致的缺血性病变可以分布于整个脑组织,并且主要集中分布于皮层／皮层下区域。 第二部分颈动脉腔内成形术脑保护装置的体外评价 目的：颈动脉支架植入术中防止栓子进入颅内的常用措施包括远端过滤式装置(DF)及近端血流阻断式装置(POFR)。尽管DF装置应用广泛,但临床效果显示其对栓子的捕获作用尚待完善。对于POFR的临床使用经验目前相对较少,仅少部分临床中心报道,通过经颅多普勒(TCD)术中监测,显示其防止栓子入颅的作用优于DF。本研究为了进一步证明POFR是否显著提高了对栓子入颅的保护作用,设计了一套配有人体颈动脉斑块的体外动脉扩张成形模拟系统。实验中,模拟了生理状态下的各种血流方向及压力,并统计、比较了5种DF装置及2种POFR装置对斑块碎屑的捕获能力。 方法：33枚人体颈动脉斑块完整切除后固定于聚氟四乙烯(PTFE)人造血管内,缝合加工成颈动脉模型。模型的“颈内动脉端”内径为5mm或6mm。实验中生理盐水的冲洗方法如下：1、在进行球囊扩张之前,正向冲洗并弃去50ml,以去除实验准备导致的额外碎屑。2、在140mmHg正向压力下脉冲式冲洗5次,每次10ml,收集远端冲洗液。3、先后使用4mm及6mm直径球囊导管个一根对斑块段血管模型进行扩张成形模拟操作。DF组,每次球囊扩张后及操作结束撤除保护装置后分别正向冲洗50m1,收集远端冲洗液；POFR组,每次球囊成形后,分别在20mmHg、40mmHg、60mmHg的反向压力作用下自模型近端鞘管内收集或吸取50m1液体。操作结束撤除保护装置后再于模型远端收集正向加压冲洗液50ml2次。收集的液体,分别进行离心沉淀,并检测斑块碎屑。本部分实验中利用细胞计数格对直径大于60μm的碎屑进行大小测量及计数。 结果：当DF装置运用于远端内径6mm的PTFE模型中,斑块碎屑捕获率较低,仅13.7-27.8%。各种品牌的装置间无显著差异。当将适应证为6mm颈动脉的DF装置运用于远端内径5mm的PTFE模型中,即在相对扩大DF滤网直径的情况下,碎屑捕获率显著提高(由22%升高至51.4%,P<0.001)。POFR的捕获率随着反向水流压力的增大及重复抽吸次数的增多而提高(由20mmHg时的60.4%上升至40mmHg时的72.7%)。模拟操作结束保护装置撤除后的正向加压水流中各组均可发现斑块碎屑,POFR装置对体积较大碎屑的捕获能力高于DF装置,两种装置的总体保护能力相仿。 结论：本实验结果显示各种脑保护方法均有待提高。针对POFR装置,提高阻断时反流压、增加抽吸次数可提高保护率。但即使额外抽吸到150ml,操作后仍有残留碎屑被发现。针对DF装置,滤网周围可能存在压力梯度,斑块碎屑可在正向压力的作用下从滤网周围的空隙绕过保护装置。增加DF装置滤网的直径可改善DF的保护作用,使之对于体积较小的碎屑的捕获能力与POFR装置相近。 第三部分微栓子对颅内穿通动脉的作用：大鼠单侧脑微栓塞实验观察 目的：由于穿通动脉是脑实质内的终末血管,所以如果穿通动脉被微栓子堵塞应导致相应脑区的缺血。但哺乳类动物的大脑对微栓子具有极大的耐受力,各种实验观察到仅在大剂量注射微栓子后实验动物才会出现脑缺血性损伤。此现象的可能机制是：大量栓子在脑膜血管中贴壁或通过颅内动静脉通路自脑循环中“洗脱”。本实验的目的在于进一步研究进入颅内的微栓子是否真正地到达了穿通动脉,并进一步解释微栓子对脑组织的作用。 方法：本实验首先通过向Sprague-Dawley(SD)大鼠单侧颈内动脉(ICA)注射直径为20、45及90μm的荧光微球建立不同程度的脑损伤。通过免疫组织化学方法检测鼠脑的缺血损伤及梗死表现。此外,本实验在实验鼠ICA内分组注射1000颗20μm、500颗45μm及150颗90μm上述栓子,并切取脑、肺组织测定荧光物质量。通过测算对20gm、45gm荧光微球栓子嵌留于浅表或深部脑组织的比例分析微栓子在脑内的分布。本实验还同期利用2T场强磁共振对60～100μm超顺磁氧化铁颗粒(SPIO)标记的微血栓栓子ICA注射后的鼠脑进行扫描,从而分析较大栓子在脑内的分布。 结果：注射500颗20μm微球栓子后脑内未发现损伤或梗死表现；注射1000颗20μm同样栓子后也几乎没有脑组织出现缺血损伤或梗死表现。注射250颗或500颗45-tm微球栓子后仅引起少量(每只实验大鼠≤6处)小面积脑损伤及梗死(每只≤2处)。注射后,93%-96%的微球栓子残留于脑内。而大约40%的荧光微球栓子及SPIO标记的微栓子被发现嵌留于脑组织表面,约50%栓子残留于基底节、深层白质等深部脑组织内,另外约4%左右的栓子在肺组织中寻及。 结论：与人类相似,大鼠的大脑对不同大小及数量的微栓子具有强大的耐受能力。本实验的动物模型中微栓子通过动静脉通路“洗脱”并不是一个主要的机制。大约40%微栓子残留在直径较大的脑膜血管中,此区域具有更广泛的血管侧枝循环以减少栓子对远端组织血供的影响。然而,其余约60%栓子依然进入穿通动脉却并未造成严重的缺血。