第一部分 心臟能譜CT:CT值,碘定量和能譜曲線評估豬模型急性心肌梗死 背景及目的：-近年來問世的能譜CT,作為一種新工具,對于研究和評估心血管疾病,具有傳統(tǒng)混合能量CT難以比擬的應(yīng)用潛力。本研究的第一部分目的是應(yīng)用心臟能譜CT定量評估豬急性缺血-再灌注型MI的能力并確定顯示MI的最佳keV和延時時間。對象和方法：12只實驗動物豬通過介入球囊擴(kuò)張造成前降支第一對角支以遠(yuǎn)梗阻,行90分鐘阻塞后撤出球囊進(jìn)行心肌再灌注。豬急性缺血-再灌注型MI模型成功建立4±1天后,行心臟能譜CT冠狀動脈造影(computed tomography coronary angiography, CTCA)。以5keV為間距,選取從40keV至140keV的21個單能圖像分別測量MI圖像的信噪比(signal to noise ratio, SNR)、對比噪聲比(contrast to noise ratio, CNR)和噪聲,尋找觀察梗死區(qū)的最佳單能量。之后闡述最佳單能圖像、高電壓圖像(高kVp圖像)及碘基圖像上觀察MI時各自的優(yōu)勢與不足。通過單因素方差分析(analysis of variance, ANOVA)或T檢驗,觀察心肌梗死區(qū)、危險區(qū)及正常心肌的密度(CT值)、碘濃度或能譜曲線在最佳單能圖像、高電壓圖像和碘基圖像上是否具有差別。能譜CTCA圖像采集完畢后,對比劑注入1,3,5,10,和15min時,再分別采集心臟能譜CT延遲增強圖像,觀察梗死區(qū)在最佳單能圖像上的變化,選擇評估MI的最佳延時時間。能譜CT檢查結(jié)束后,行心臟核磁檢查,通過T2高信號區(qū),確定本研究中的危險區(qū)。影像學(xué)檢查結(jié)束后,通過注射過量肌松藥處死實驗動物,切取4mm的心臟短軸位標(biāo)本進(jìn)行TTC染色,證實心肌MI的部位。結(jié)果：在40keV-140keV的范圍中,70keV-75keV圖像是觀察心肌梗死的最佳單能圖像,其SNR和CNR均較高,而噪聲較低。行能譜CTCA檢查時,梗死區(qū)、危險區(qū)及正常心肌在最佳單能圖像(70keV)、高電壓圖像和碘基圖像的CT值或碘濃度均存在顯著差異◇0.05),其中70keV圖像的SNR、CNR較高,而噪聲最低。心肌梗死區(qū)、危險區(qū)及遠(yuǎn)處正常心肌的能譜曲線,其起始點(即40keV的CT值)及經(jīng)過對數(shù)轉(zhuǎn)換的斜率均存在顯著差異。在70keV圖像上,梗死區(qū)在對比劑注入后5-10min強化最為明顯,且與周圍組織的對比差異較大。結(jié)論：心臟能譜CTCA可通過CT值測量評估急性MI,70keV圖像更具有優(yōu)勢,因其信噪比和對比噪聲比較高。此外,碘濃度和能譜曲線也可以輔助評估MI。對比劑注入后5～10分鐘被認(rèn)為是能譜CT延時增強檢查觀察豬急性MI的最佳延時時間。 第二部分 急性缺血-再灌注型心肌梗死：能譜CTCA、心肌灌注SPECT和TTC染色 背景及目的：通過分析能譜CTCA與TTC染色定性MI心肌段的一致性,及其與心肌灌注SPECT定量評估心肌灌注的相關(guān)性及一致性,來探討能譜CTCA評價MI及心肌灌注的能力。對象和方法：12只實驗動物豬(體重20.23±1.23kg,5只雄性,月齡6.0±0.7月)進(jìn)行急性MI模型制作,通過球囊擴(kuò)張的介入方法,堵閉前降支第一對角支以遠(yuǎn),90分鐘后撤出球囊進(jìn)行心肌再灌注。豬急性缺血-再灌注型MI模型成功建立4±1后,行心臟能譜CTCA、心肌灌注SPECT檢查。能譜CTCA圖像、TTC染色大體病理標(biāo)本均按照美國心臟學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)心肌分段確定各自診斷標(biāo)準(zhǔn)的梗死心肌段,通過Cohenκ一致性檢驗分析能譜CTCA和TTC染色確定MI的一致性,此外采用受試者工作特征(Receiver operating characteristic, ROC)曲線評估心臟能譜CTCA定義TTC證實的MI節(jié)段的能力。能譜CTCA和心肌灌注SPECT通過測量17段心肌灌注減低率,進(jìn)行Pearson相關(guān)性和組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient, ICC)一致性分析,探討能譜CTCA評估急性MI的心肌灌注的能力。結(jié)果：12只MI建模成功的實驗動物中,2只在造模結(jié)束后死于室顫,1只在能譜CTCA檢查中發(fā)生室顫死亡,其余9只(年齡5.3±0.6月;體重,20.17±1.35kg；3只雄性)均完成了能譜CTCA、心肌灌注SPECT檢查和TTC病理染色。能譜CTCA及TTC染色分別識別各自診斷標(biāo)準(zhǔn)的梗死心肌段53段和58段,Cohen κ分析顯示能譜CTCA和TTC染色識別的梗死心肌段一致性較好(κ=0.681,p0.001),且ROC曲線分析顯示能譜CTCA識別心肌梗死節(jié)段的效能很高(敏感性,0.810;特異性,0.937；陽性預(yù)測值,0.887；陰性預(yù)測值,0.880,準(zhǔn)確性,0.874；p0.001)。能譜CTCA檢查共識別53個灌注減低率大于30%的心肌段,其中TTC染色證實的梗死心肌段47段,心肌平均灌注減低率為21.27%；心肌灌注SPECT共識別51個灌注減低率大于30%的心肌段,TTC染色證實的梗死心肌段為44,心肌平均灌注減低率為19.82%,與能譜CT灌注減低率無顯著統(tǒng)計學(xué)差異(p=0.06)。能譜CTCA和心肌灌注SPECT的心肌灌注結(jié)果相關(guān)性較高(r2=0.837,p0.001),一致性較好。結(jié)論：能譜CTCA可以識別梗死心肌段,其診斷效能較高,識別的梗死心肌段與TTC病理染色確定的梗死心肌段一致性較好,從而可對MI進(jìn)行定性診斷,但會遺漏小病灶MI。此外,能譜CTCA在70keV圖像上測得的心肌灌注減低率與心肌灌注SPECT測量結(jié)果具有顯著相關(guān)性,一致性很好。 第三部分 碘定量與TUNEL染色：無-復(fù)流區(qū),梗死區(qū)和正常心肌 背景及目的：能譜CT有望通過基物質(zhì)圖像的碘定量無創(chuàng)性評估心肌灌注情況。本研究的目的是通過能譜CT評估急性心肌缺血-再灌注型MI豬模型中心肌無-復(fù)流區(qū)、梗死區(qū)和正常心肌的碘濃度差異,并探討其與免疫熒光病理染色(TUNEL)染色確定的心肌細(xì)胞凋亡、壞死的相關(guān)性。對象和方法：根據(jù)醫(yī)院動物飼養(yǎng)和使用委員會要求,中華小型豬接受了人性關(guān)懷。12只實驗動物豬(5只雄性,6.0±0.7月齡,體重20.23±1.23kg)進(jìn)行經(jīng)皮冠狀動脈介入(Percutaneous Coronary Intervention, PCI)干預(yù),通過球囊擴(kuò)張制作急性缺血-再灌注型MI模型。急性缺血-再灌注型MI模型成功建立44-1天后,實驗動物豬行能譜CTCA檢查和5分鐘后的延時增強檢查來評估MI。觀察延時增強圖像,選取出現(xiàn)無-復(fù)流現(xiàn)象的實驗對象。測量無-復(fù)流區(qū)、梗死區(qū)及正常心肌的碘濃度。影像學(xué)檢查結(jié)束后,靜脈注射過量維庫溴銨注射液處死動物,取出心臟并切成4mm厚的短軸位切片。結(jié)合能譜CT延時增強圖像及大體標(biāo)本的結(jié)果,選取無-復(fù)流區(qū)、梗死區(qū)及正常心肌連續(xù)切取組織制作切片進(jìn)行免疫熒光染色。細(xì)胞凋亡通過aterminal deoxynucleotidyl transferase--mediated dUTP Nick-End Labeling (TUNEL)染色進(jìn)行標(biāo)記,TUNEL染色按照廠家使用說明通過In Situ Cell Death Detection Kit Fluorescein進(jìn)行染色。采用Leica TCS SP5共聚焦顯微鏡,隨機(jī)選擇3個視野,采集免疫熒光染色圖像。TUNEL染色陽性細(xì)胞核通過圖像分析軟件‘'Image-Pro Plus Version6.0"進(jìn)行計數(shù)。結(jié)果以陽性細(xì)胞核計數(shù)／圖像面積表示。組間差異通過ANOVA最小顯著差異(least significant difference, LSD)檢驗進(jìn)行分析。無-復(fù)流區(qū)、梗死區(qū)及正常心肌三個區(qū)域的碘濃度和細(xì)胞凋亡進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。結(jié)果：無-復(fù)流區(qū)、梗死區(qū)及正常心肌的碘濃度分別為1043±282ug/cm3,1867±344ug/cm3,和3507±331ug/cm3,單因素ANOVA分析顯示三者之間存在顯著差異(p0.001)。通過免疫熒光TUNEL染色觀察到,無-復(fù)流區(qū)、梗死區(qū)及正常心肌的心肌細(xì)胞凋亡存在統(tǒng)計學(xué)差異,分別為(2661±231)/mm2,(2270±241)/mm2and (27±22)/mm2.心肌的碘濃度與細(xì)胞凋亡呈負(fù)相關(guān)(r2=0.871,p0.001)。結(jié)論：心臟能譜CTCA可通過碘定量區(qū)別無-復(fù)流區(qū)與心肌梗死區(qū)、正常心肌。此外,心臟能譜CTCA測量急性MI豬模型的心肌碘濃度與免疫熒光TUNEL染色所示的細(xì)胞凋亡呈顯著負(fù)相關(guān)。將來,心臟能譜CTCA的碘定量有可能為危險分級提供有價值的信息。
【學(xué)位單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：R816.2;R542.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2823917