MRI新型血管壁线圈评价动脉粥样硬化斑块类型的应用基础研究

论文摘要

研究目的动脉粥样硬化是一种慢性、进行性的动脉内皮损伤和炎症反应引起的血管内膜病变,是成年人致死致残的主要原因之一。其中,动脉粥样斑块破裂是引起血管或脏器急性栓塞的主要原因,约25%的脑缺血性梗塞、大部分心梗和心源性猝死与动脉粥样斑块破裂有关。具有破裂倾向的动脉粥样斑块又称为易损斑块,斑块内结构成份是决定斑块易否破裂的主要因素。无创影像学检查技术如磁共振、多排CT、血管超声检查等对动脉硬化斑块类型及易损性的评估价值受到关注。尤其是高强场磁共振成像,在磁场强场度、血管壁表面线圈设计等方面均有明显进步,有助于提高血管及血管壁成像信噪比,判断动脉硬化斑块的形态结构和构成成份。无创影像学检查技术,尤其是磁共振成像,对易损斑块的筛查、易损性评估及干预疗效随访等方面的应用价值是目前研究的热点之一。本课题研究首先根据磁共振成像原理和实验动物-新西兰大白兔的解剖特点,设计适于新西兰大白兔髂部和颈部血管检查的动物线圈,实现信噪比的最佳化。之后,以新西兰大白兔髂动脉和颈动脉为实验模型,采用高场强（1.5T及3.0T）MRI和新血管壁线圈对实验动物血管腔及血管壁进行成像,对MRI平扫及Gd-DTPA多期增强扫描对动脉硬化斑块易损性的评估价值,斑块Gd-MRI动态增强强化方式与强化百分比与斑块内炎症浸润、血管再生程度、胶原纤维含量的相关性,易损斑块的磁共振特征和病理基础进行了探讨,并寻求量化斑块内炎症浸润程度可能的指标。最后,比较分析了目前血管成像常用的无创影像学检查技术-血管超声、多排CT及MRI对动脉硬化斑块的评估价值,寻求血管壁病变无创影像学检查流程及动脉斑块易损性的评价标准。并进一步探讨了早期动脉斑块的病理变化、不同药物干预后动脉硬化斑块的病理转归,对早期斑块MRI、血管超声、多排CT的影像学特点及其评估价值进行了探讨,为动脉粥样斑块的早期诊断及干预疗效评估提供理论依据。第一部分磁共振平扫与Gd-DTPA多期动态增强扫描对动脉易损斑块的评估价值材料与方法选取40只雄性新西兰大白兔进行高脂饮食,2周后行右侧髂总动脉和髂外动脉拉伤,继续高脂饮食6～20周之后,分别行磁共振多序列平扫与多期增强扫描。所有实验动物均行1.5T磁共振检查,其中18只同时行3.0T磁共振检查。MRI增强前后采用T1W抑脂序列,分别于增强前、注射对比剂Gd-DTPA后1、5、15和25 s进行扫描,两种磁共振检查参数尽可能一致。之后行病理检查,并与MRI影像进行对照分析。结果分析80个动脉粥样硬化病灶,分别位于右侧髂总动脉和髂外动脉,其中易损斑块34个（42.5%）,稳定斑块46个（57.5%）。1.5T MRI多序列检查对动脉斑块特性的评估准确度为73.8%,对易损斑块的诊断敏感度和特异度分别为82.3%和67.4 %。易损斑块与稳定斑块的磁共振强化方式不同,MRI平扫与多期增强检查相结合对易损斑块的诊断准确度、敏感度和特异度分别为87.5%、94.1%和82.6%,均明显高于MRI多序列平扫（P<0.05）。3.0T磁共振对动脉斑块易损性的诊断敏感度和特异度为稍高于1.5T磁共振检查,动脉斑块的强化方式具有较高一致性,但MRA成像显示动脉管腔狭窄变化的准确度有明显差别P<0.01。结论高场强MRI多序列与多期增强扫描对易损斑块的检出和定性具有重要价值,尤其是多期动态增强扫描,动脉斑块不同的强化方式有助于斑块易损性的判断。而MRA,特别是3T MRA成像显示动脉管腔狭窄较为明确。第二部分动脉斑块磁共振动态增强特征与斑块内巨噬细胞、血管再生及胶原纤维、α-SMA含量的相关性探讨材料与方法选取不同部位的动脉斑块55块,分别进行病理学检查,包括HE染色、Masson染色及免疫组化CD31、CD68、α-SMA标记染色,并对斑块内胶原纤维、再生血管、巨噬细胞、血管平滑肌含量进行定量分析。根据病理将动脉斑块分类,其中易损斑块26块,稳定斑块29块。所有动脉斑块均行活体1.5T磁共振多期动态增强检查。增强前后采用T1W抑脂序列,分别于增强前、注射对比剂Gd-DTPA后1、5、15和25分钟进行扫描。比较分析动脉斑块病理构成与MRI多期增强强化方式、强化百分比的相关性。结果易损斑块与稳定斑块的病理学特性不同,其中CD31、CD68、α-SMA及胶原纤维含量均存在差异,尤其是CD31、CD68、胶原纤维含量差别明显,P<0.01。注射对比剂后1、5与15分钟动脉斑块的强化百分比与巨噬细胞百分比、微血管密度呈正相关（r值分别为0.77,0.66）,与胶原纤维含量呈负相关（r值0.62）,其中注射对比剂1分钟MRI强化百分比与微血管密度相关性更高,r值为0.78,注射对比剂5’斑块强化百分比与巨噬细胞百分比相关性最高,r值为0.83。斑块内坏死的程度及细胞间质的疏松程度能影响动脉斑块的强化方式。结论动脉斑块Gd-DTPA磁共振动态增强强化百分比与斑块内的的炎症浸润程度、血管再生和胶原纤维的含量变化密切相关,其强化方式的不同与斑块内炎症反应和组织修复的过程是一致的。第三部分易损斑块的MRI、多层CT与血管超声诊断价值比较材料与方法新西兰大白兔48只,随机分为5组,包括正常组8只,血管内皮球囊损伤后6周,10周,14周,20周各10只,各组均行多排CT、MRI、血管超声检查。其中,15只实验动物取材前行DSA检查,检查范围包括腹主动脉远端至髂外动脉远端。之后行病理检查,包括HE、Masson、CD31、CD68染色检查及电境检查。分析96处血管病理及影像表现,包括正常血管髂总动脉与髂外动脉各8处,内皮损伤组髂总动脉与髂外动脉共80处动脉粥样硬化病灶,对斑块组织学进行分类并与影像进行对照分析。结果分析80个动脉粥样硬化斑块, 34个为不稳定斑块,占42.5%,46个为稳定斑块,占57.5%。血管超声、多排CT与高场强磁共振对动脉斑块的诊断准确度、敏感度、特异度不同,其中, MRI检查对兔髂易损动脉斑块的诊断准确度、敏感度和特异度分别为87.5%、94.1%、83.9%,高于多排CT和血管超声检查,p<0.01。而多排CT和血管超声检查对动脉斑块的诊断准确度无明显统计学差异。而MRI对稳定斑块诊断敏感度和阴性预测值明显高于MDCT及超声检查,p<0.01。MDCT血管成像（CTA）对管腔狭窄的诊断准确度高,为96.3%,明显高于MRA与血管超声检查,p<0.05。而MRA与血管超声对血管腔狭窄的准确度分别为82.5%,80.0%。MRA与血管超声检查受血流的影响较大,对血管狭窄严重者,血流较少,能明显影响血管腔狭窄程度的判断,且对早期斑块引起的血管腔变化敏感度明显降低。结论血管超声、MDCT检查简单快捷,是常用的无创检查手段,且MDCT对深部动脉或脏器中小动脉血管腔狭窄程度的判断价值高,是较为有效的无创检查手段。而MRI对动脉斑块的易损性评价准确度高,适于治疗前后动脉斑块易损性评估和随访。第四部分早期动脉斑块的无创影像学评估价值及药物干预疗效观察材料与方法新西兰大白兔42只,随机分为4组,包括正常组6只,正常饲料喂食,实验组36只,高脂饲料喂食,2周后行直视下右侧颈动脉球囊内皮损伤,分为对照组（C）、药物干预A组（阿托伐他汀5mg/kg/d灌服）、药物干预B组（罗格列酮1mg/kg/d加阿托伐他汀5mg/kg/d灌服）各12只,血管内皮球囊损伤后继续高脂喂食,30天后行多排CT、MRI、血管超声检查。之后取材行病理检查,包括HE、Masson、CD31、CD68染色检查及电境检查,分析12处正常血管和72处动脉硬化血管的病理及影像表现,对早期动脉硬化斑块组织学特征的影像学进行对照分析。结果实验组72处颈动脉斑块,其中早期斑块（AHA I～Ⅲ）占75.0%（54/72）,晚期斑块占25.0%（18/72）。且实验组斑块内CD68、CD31、NF-κB含量均高于正常组含量,而药物干预组,尤其是药物干预B组的含量又明显低于对照组,p<0.01。MRI对动脉硬化等级评分与病理等级评分符合率高,为82.1%,高于多排CT（67.9%）及血管超声（70.2%）检查,p<0.05。MRI对动脉硬化早期动脉硬化斑块的诊断准确度为75.8%,明显高于血管超声检查（68.2%）和多排CT检查（59.1%）,p<0.05。结论早期斑块的形成与斑块内炎症浸润有明显相关,在控制动脉斑块形成危险因素如高血脂等,综合应用抑抑制炎症反应的药物能明显降低斑块形成的速度,促进斑块的转归。MRI平扫及多期增强扫描对早期动脉斑块的检出,对血管动脉硬化程度的分级评价准确度高,优于多排CT、血管超声检查,是重要的无创影像学评价技术,对评价药物干预疗效及随访观察有重要价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一部分 磁共振多序列与Gd-DTPA 多期增强扫描对动脉斑块的评估价值
• 1 序言
• 2 材料与方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 5 小结
• 参考文献
• 第二部分 动脉斑块磁共振多期动态增强特征与斑块内巨噬细胞、血管再生及胶原纤维、α-SMA 含量的相关性探讨
• 1 序言
• 2 材料与方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 5 小结
• 参考文献
• 第三部分 易损斑块的 MRI、多层 CT 与血管超声诊断价值比较
• 1 序言
• 2 材料与方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 5 小结
• 参考文献
• 第四部分 早期动脉斑块的无创影像学评估价值及药物干预疗效观察
• 1前言
• 2 材料与方法
• 3 结果
• 4 讨论
• 5 小结
• 参考文献
• 结论
• 附录一
• 附录二
• 致谢
• 博士期间发表的论文目录