武瑞凤 苏晋生 宋建波 闫蕊 李星 周丰艺 李思进

·实验研究·

首过灌注及心肌活性分析实验犬放射性心脏损伤的实验研究

武瑞凤 苏晋生 宋建波 闫蕊 李星 周丰艺 李思进

目的探讨心肌灌注、心肌活性及心脏电影MRI在实验犬心脏放射性心脏损伤诊断中的应用价值。方法实验犬放射性心脏损伤8例, 放疗前、放疗后3个月、6个月进行心脏MRI检查。进行心脏电影、心肌灌注、心肌活性扫描, 传至工作站分析其特点。结果实验犬放射性心脏损伤心肌首过灌注心肌内可见低灌注区, 敏感性为87.5%, 心肌活性心肌内存在延迟强化灶, 敏感性为62.5%, 心脏电影扫描部分心肌运动减弱, 敏感性为25%。结论通过综合分析首过灌注减低、延迟强化、心脏电影可以早期更有效地区别损伤心肌与正常心肌, 并可判断损伤心肌的活性。

实验犬；放射性心脏损伤；灌注；磁共振成像

随着核磁技术的快速发展, 心脏核磁能准确的显示心脏的解剖、形态、室壁运动, 还能提供心肌灌注、活性等信息,所以近来核磁应用在冠心病愈来愈多。但核磁研究放射性心脏损伤报道较少。放射性损伤是胸部肿瘤放射治疗后引起的不良反应之一［1］。本实验是用核磁研究犬放射性心脏损伤,旨在探讨MRI在放射性心脏损伤中的应用价值［1］。

1 材料与方法

1.1实验动物与照射方法取成年雄性健康比格犬8只,体重为(12.0±0.67)kg, 年龄为1岁, 动物由安徽省埠阳市维光动物实验室提供, 中国辐射防护院动物中心对实验犬进行标准化饲养。照射剂量为单次20 Gy。

1.2核磁扫描方法在照射前、照射后3个月、6个月对实验犬进行扫描。用3%戊巴比妥钠麻醉实验犬(1 ml/kg), 备皮, 仰卧固定在真空垫上定位扫描。用德国Siemens Sonata 1.5 T磁共振扫描仪先扫心脏形态和功能, 再扫灌注和活性。先扫二腔、三腔、四腔、短轴, 扫描参数：TR 418 ms, TE 1.1 ms,翻转角15°, 层厚6 mm, 视野350 mm×350 mm。左室电影扫描：TR 43.5 ms, TE 1.5 ms, 翻转角15°, 层厚6 mm, 视野297 mm×340 mm。心肌灌注扫描：扫描开始后5~10 s用高压注射器经肘静脉注射对比剂, 对比剂为钆喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA), 注射速度5 ml/s, 总量按0.1~0.2 mmol/kg。左室延迟扫描：经肘静脉注射对比剂8 ml, 注射速度1 ml/s, 注射对比剂10 min后进行活性扫描。

1.3核磁心脏图像分析 心脏电影扫描完将图像传至工作站, 观察是否出现局部室壁运动减弱或反向运动。灌注图像观察心肌是否出现不规则低信号区, 并记录时间信号强度曲线。心肌活性观察是否有心肌的延迟增强显影, 并记录延迟增强最佳时间。由3位不了解临床资料的放射科医师行双盲独立观察分析, 以意见一致为判断标准。

1.4病理检查 用戊巴比妥钠麻醉后, 10% Kcl 5 ml心腔内注射处死实验犬, 肉眼观察心包、心肌等的变化, 把样本浸入3.7%的福尔马林溶液中, 用石蜡包埋切片, 用HE染色,用光学显微镜观察。

2 结果

2.1心脏电影、首过灌注、心肌活性 心脏电影：放疗前心脏运动未见减弱, 放疗后3个月, 有1只犬心运动功能减弱,放疗后6个月有3只犬心运动功能减弱。首过灌注：实验犬心脏放疗前未见灌注缺损区, 放疗3个月后12.5%出现边界不规则的低信号灌注缺损区, 放疗6个月后87.5%出现边界不规则的低信号灌注缺损区。心肌活性：实验犬心脏放疗前未见延迟强化, 放疗3个月后12.5%出现延迟强化, 放疗6个月后62.5%出现延迟强化。

2.2病理改变 处死实验犬充分暴露心脏后肉眼观察, 8只犬心均可见照射区外表苍白, 横断切开心肌, 照射野区心肌呈灰白色瘢痕状, 质地变硬, 病理观察照射区心肌出现退变、局灶性心肌坏死, 血管肿胀, 周围向外渗透。HE染色照射区心肌退变、局灶性坏死, 血管肿胀, 血管内壁不规则, 周围向外渗透, 周围可见纤维形成。

3 讨论

肿瘤的发病率居高不下, 放射治疗是肿瘤治疗常用的三大手段之一。食管癌、肺癌、乳腺癌等胸部肿瘤的治疗常用放射治疗。胸部放射治疗常引起放射性心脏损伤(RIHD), RIHD是一种远期副反应, 主要症状表现在心包及心肌纤维化、加速冠状动脉粥样硬化形成、心脏传导阻滞及心瓣膜损伤。以前心脏一直被认为是可以抗拒放射线的损害, 直到20世纪90年代, 流行病学发现放射治疗早期的胸部肿瘤疾病引起的心脏毒副作用超过了其带来的益处, 放射性心脏损伤才逐渐得到重视。随着医疗技术的发展和进步, 更多的肿瘤患者生存时间增加, RIHD越来越受到人们的重视。

MR心肌延迟增强扫描：心肌延迟增强扫描对心肌细胞存活能力的分析是以 Gd-DTPA 的分布特性作为基础的, 正常状态下Gd-DTPA 造影剂可迅速漏出血管床分布于细胞外间隙, 心肌损伤时心肌细胞膜破坏, 对比剂进入细胞内, 排出延迟滞留在心肌细胞内, 造影剂可缩短 T1, 呈高信号, 表现为延迟强化［2］；另外, 部分心肌发生程度不同的纤维化,细胞外间隙增大, 对比剂的分布容积大, 亦导致对比剂排出延迟。放射性心肌损伤心肌纤维化的形成主要是因为冠状动脉、微循环内皮细胞的损伤, 虽然未受损的心肌细胞可以代偿性增殖, 但由于重建时间短无法重建破坏的毛细血管网。内皮细胞的增殖、小动脉的变性、血管内膜胶原沉积可导致管壁增厚、官腔狭窄, 使心肌供血减少, 心肌缺血、纤维化。本实验放疗6个月较放疗3个月延迟强化增多。

心脏电影空间和时间分辨率均较高, 可以直接测量心腔容积及室壁厚度, 还可以动态观察心室壁运动情况。室壁运动减弱与心肌低灌注及延迟强化基本一致, 观察局部心肌的收缩运动有助于进一步发现病变, 本实验放疗后3个月可观察到1只实验犬心脏前壁运动减弱, 放疗后6个月可观察到2只实验犬心脏前壁运动减弱。

总之, 综合上述实验结果, 综合分析心脏电影、首过灌注、心肌活性, 不仅可以早期区别损伤心肌与正常心肌, 还可以评判损伤心肌的活力。

［1］ 庞丽芳, 张欢.MRI及MSCT心肌灌注成像的研究进展.放射学实践, 2011,26(1):97-100.

［2］ 李坤成.中华影像医学心血管系统卷.北京:人民卫生出版社, 2007:105-118.

030009 太原市中心医院影像科(武瑞凤)；太原市中心医院(苏晋生 李星 周丰艺)；山西医科大学第一医院(宋建波 闫蕊 李思进)

苏晋