本文關(guān)鍵詞： 心肌梗死 豬模型 血管新生 多模態(tài)成像 圖像融合 血管內(nèi)皮生長因子 經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜注射　出處：《第四軍醫(yī)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：背景缺血性心臟病在世界范圍內(nèi)是第一位致死病因,且盡管當(dāng)前的再灌注治療策略大幅提高了急性心肌梗死的住院存活率,但心梗后存活患者遠(yuǎn)期心力衰竭發(fā)生率高,生活質(zhì)量降低,同時(shí)反復(fù)住院大量消耗醫(yī)療資源,帶來沉重的社會(huì)負(fù)擔(dān)。積極尋找有效的治療方式,尤其是生物學(xué)治療新模式為陳舊性心肌梗死以及心力衰竭的心肌損傷修復(fù)帶來了希望。在一個(gè)新型治療方式應(yīng)用于臨床前,必須經(jīng)過大動(dòng)物的臨床前研究。大動(dòng)物慢性心肌梗死模型對(duì)于進(jìn)一步研究心肌梗死后分子和細(xì)胞改變的機(jī)制以及嘗試新的治療心肌梗死預(yù)防左室重塑的方法都是至關(guān)重要的。目前多數(shù)的以豬作為心肌梗死模型的實(shí)驗(yàn)研究,仍是通過外科結(jié)扎或內(nèi)科球囊一過性阻斷冠脈前向血流作為主要的造模方法,需要優(yōu)化和改進(jìn),尤其是在建立穩(wěn)定且較大的梗死面積、高手術(shù)成功率、術(shù)后長期存活等方面仍有待提高。血管新生成像及多模態(tài)圖像融合是近年來醫(yī)學(xué)影像和分子影像的進(jìn)步,可以從結(jié)構(gòu)和功能以及分子水平對(duì)心肌梗死及梗死后的血管新生過程進(jìn)行在體觀察和全面評(píng)估,是臨床前研究的有力工具。在血管新生成像的眾多靶點(diǎn)中,整聯(lián)蛋白αvβ3研究最為廣泛而深入。許多含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(rgd)序列的探針作為整聯(lián)蛋白αvβ3的特異性配體被研發(fā)出來,其中,nota-prgd2作為環(huán)化的rgd二聚體顯示了與整聯(lián)蛋白αvβ3特異性結(jié)合的良好靶向性、在體穩(wěn)定性與生物分布。在我們課題組既往的研究中,nota-prgd2探針曾用于大鼠心肌缺血再灌注模型的在體血管新生動(dòng)態(tài)觀察,其pet/ct影像和同時(shí)間點(diǎn)放射自顯影以及離體免疫組化染色結(jié)果進(jìn)行比較,證實(shí)了良好的一致性。另一項(xiàng)具有開創(chuàng)性的研究是68ga-nota-prgd2探針直接用于罹患心肌梗死的患者的在體成像。但是,由于醫(yī)學(xué)倫理的限制,不可能對(duì)同一個(gè)心梗病人進(jìn)行重復(fù)多次的pet掃描,限制了對(duì)血管新生動(dòng)態(tài)信息的獲取,且由于心梗病人梗死發(fā)生位置及范圍的多樣性,對(duì)結(jié)果的量化分析造成較大影響。構(gòu)建大動(dòng)物心肌梗死模型可以保證動(dòng)物梗死面積的一致性,并可以對(duì)其進(jìn)行長時(shí)間多次的動(dòng)態(tài)觀察和比較,能夠客觀反應(yīng)心肌梗死后血管新生的真實(shí)狀態(tài)。對(duì)于心梗后的干預(yù),大多數(shù)研究選擇心梗后急性期給藥,這與心梗后心力衰竭多發(fā)生在中晚期的臨床實(shí)際不完全一致。關(guān)于給藥途徑,多項(xiàng)研究提示經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜給藥效率更高且更具臨床可行性。vegf是一個(gè)位于促血管新生始動(dòng)環(huán)節(jié)的細(xì)胞因子,其促血管新生機(jī)制較為明確,量效關(guān)系呈s型曲線。由中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所戴建武教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)合成的膠原靶向結(jié)合的vegf(collagenbindingdomain,cbd-vegf),可以和梗死區(qū)及梗死區(qū)周邊i型膠原特異性結(jié)合,減少藥物的稀釋和消散,提高給藥局部血藥濃度。目前已在大鼠心梗模型上和兔心梗模型上進(jìn)行過驗(yàn)證,提示優(yōu)于普通vegf促進(jìn)血管新生,改善心功能,但是仍缺乏大動(dòng)物研究證據(jù)及在體影像證據(jù)。目的1.構(gòu)建穩(wěn)定一致且有較大梗死面積的小型豬心肌梗死模型,并保證較高的手術(shù)成功率,較短的手術(shù)操作時(shí)間,從而為進(jìn)一步的心臟干預(yù)奠定良好基礎(chǔ);2.應(yīng)用以整聯(lián)蛋白αvβ3為靶點(diǎn)的68ga-nota-prgd2探針行pet/ct成像,對(duì)心梗后的血管新生過程進(jìn)行在體動(dòng)態(tài)觀察,并結(jié)合心臟雙源ct及其血管造影提供的形態(tài)學(xué)信息和18f-fdgpet/ct提供的心肌代謝信息實(shí)現(xiàn)心肌梗死后在體多模態(tài)融合成像;3.對(duì)陳舊心梗的小型豬,通過經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜注射給藥,分組比較cbd-vegf,普通vegf和pbs的干預(yù)效果,用在體多模態(tài)影像及血管新生分子影像進(jìn)行在體評(píng)估。方法1.18頭廣西巴馬小型豬,隨機(jī)分為3組(球囊阻塞組、半截球囊栓塞組、序貫球囊海綿栓塞組,每組n=6)。三組均分為麻醉、經(jīng)皮穿刺股動(dòng)脈、選擇性冠脈造影、缺血預(yù)適應(yīng)并預(yù)防心律失常、球囊阻塞或栓塞,術(shù)后心電監(jiān)護(hù)及處置等6個(gè)步驟。各組僅球囊阻塞或栓塞方法不同,阻塞或栓塞水平均固定在前降支第二對(duì)角支開口以遠(yuǎn),其余步驟亦相同。比較三組術(shù)中室顫發(fā)生率、存活率、阻塞或栓塞操作時(shí)間、總的手術(shù)時(shí)間、術(shù)后3月血管再通發(fā)生率。除心電圖、心臟超聲外,序貫球囊海綿栓塞組于術(shù)后3月進(jìn)一步行pet/ct檢查驗(yàn)證心肌梗死的發(fā)生。聯(lián)合應(yīng)用心臟超聲、spect/ct、離體ttc染色等方法對(duì)三組的心功能和心肌梗死面積進(jìn)行評(píng)價(jià)比較。2.對(duì)8頭急性心梗后小型豬進(jìn)行心梗后血管新生在體觀察。在造模前對(duì)2頭健康的小型豬行18f-fdg和68ga-nota-prgd2pet/ct檢查,獲取基線數(shù)據(jù)。在術(shù)后1周、3周、6周、12周、24周等不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行68ga-nota-prgd2pet/ct檢查;在術(shù)后1周及12周先后兩次行雙源ct檢查及血管成像和18f-fdgpet/ct成像。除應(yīng)用常規(guī)的商業(yè)軟件進(jìn)行圖像分析,對(duì)獲取的圖像進(jìn)行分割、配準(zhǔn)、圖像融合和三維重建可視化。3.12頭心肌梗死后3月的小型豬,通過超聲及復(fù)查冠脈造影進(jìn)行篩查,確定在干預(yù)前動(dòng)物模型的心功能狀況基本一致,前降支無再通,并納入2頭健康同月齡小型豬作為健康對(duì)照。獲取心梗后3月心臟超聲數(shù)據(jù),spect數(shù)據(jù)作為基線。于心梗后3月進(jìn)行經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜給藥(隨機(jī)分配進(jìn)入cbd-vegf組,普通vegf組,pbs組,每組n=4)。三個(gè)組的小型豬均干預(yù)前及干預(yù)后1月、2月、3月行68ga-nota-prgd2pet/ct檢查明確血管新生變化情況,并于干預(yù)后3月復(fù)查冠脈造影。三個(gè)干預(yù)組和一個(gè)健康對(duì)照組的小型豬在干預(yù)后3月和9月(即心梗后6月和12月)復(fù)查心臟超聲和spect/ct,明確心功能變化及血流灌注變化情況。所有小型豬在干預(yù)后9月處死并進(jìn)行離體ttc染色分析,比較梗死面積。結(jié)果1.在心梗造模方法的實(shí)驗(yàn)中,18頭小型豬有13頭成功構(gòu)建小型豬心肌梗死模型,均存活至術(shù)后3月以上。球囊阻塞組有3頭,半截球囊栓塞組1頭,序貫球囊海綿栓塞組有1頭均因室顫復(fù)蘇未成功死亡,半截球囊栓塞組和序貫球囊海綿栓塞組存活率均為83.3%(5/6頭豬)。兩組的室顫發(fā)生率較球囊阻塞組降低(p0.05,n=18)。球囊阻塞組操作時(shí)間(60±0.5)分鐘,半截球囊組為(21.4±5.2)分鐘,序貫球囊海綿栓塞組(31.2±4.7)分鐘,兩個(gè)栓塞組較球囊阻塞組手術(shù)時(shí)間明顯縮短(p0.05),序貫球囊海綿栓塞組較半截球囊栓塞組時(shí)間無明顯延長,各組手術(shù)均可在2-3小時(shí)內(nèi)完成。術(shù)后3月復(fù)查造影提示球囊阻塞組前降支均血流通暢,半截球囊組存活的5頭小型豬中有3頭出現(xiàn)血管再通,序貫球囊海綿栓塞組無血管再通發(fā)生,且spect/ct提示心梗后3月半截球囊栓塞組和序貫球囊海綿栓塞組心肌灌注缺損存在顯著差異(p0.05,n=10)。心臟超聲、spect/ct、離體ttc染色均提示兩個(gè)栓塞組較球囊阻塞組梗死面積更大,存在顯著性差異。2.在對(duì)8頭小型豬急性心梗后血管新生在體觀察的實(shí)驗(yàn)中,全部小型豬順利完成實(shí)驗(yàn)。經(jīng)18f-fdgpet/ct心肌糖代謝影像證實(shí),斑片狀的68ga-nota-prgd2攝取增加主要發(fā)生在前間隔心肌梗死區(qū)與正常心肌的交界位置。在心梗后1周評(píng)估探針靶向特異性的實(shí)驗(yàn)中,明確可見提前10分鐘靜脈注射環(huán)狀rgd肽阻滯劑后,68ga-nota-prgd2局部攝取水平降低,圖像信號(hào)減弱(1.20±0.05vs0.70±0.10,p0.05)。不同時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)觀察可見,68ga-nota-prgd2在興趣區(qū)的攝取增加呈階段性的變化。攝取增加在心梗后3天可以檢測到,但未見顯著差異,興趣區(qū)與非興趣區(qū)單平面的平均值分別為0.78±0.13vs.0.47±0.15,p0.05。該值在心肌梗死后1周-3周的時(shí)間逐漸達(dá)到峰值(1.01±0.12vs.0.59±0.14,p0.05and1.55±0.20vs.0.81±0.17,p0.05)。攝取增加在心梗后6周和12周均保持在一個(gè)較高的水平,與對(duì)側(cè)心肌存在顯著性差異(0.86±0.12vs.0.50±0.10,p0.05and0.80±0.15vs.0.40±0.07,p0.05)。至心梗后24周,興趣區(qū)的局部攝取仍較對(duì)側(cè)心肌為高,但未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(0.59±0.10vs0.41±0.09,p0.05)。與此同時(shí),興趣區(qū)單平面的最大值,系列平面中的平均值和最大值均保持同樣的變化趨勢。另外,在心梗后3周,興趣區(qū)68ga-nota-prgd2攝取增加區(qū)域的體積達(dá)到最大值,為7.00±1.05立方厘米,這個(gè)體積隨著時(shí)間的變化亦呈動(dòng)態(tài)變化。三維重建的多模態(tài)圖像融合進(jìn)一步展示了18f-fdg在左室前壁心尖水平和室中的前壁和間隔的代謝缺損,斑片狀或者在三維結(jié)構(gòu)中呈團(tuán)塊狀的68ga-nota-prgd2攝取增加的血管新生信號(hào),發(fā)生在梗死的前間隔與正常心肌的交界區(qū)域。再經(jīng)過與冠狀動(dòng)脈cta圖像融合的證實(shí),血管新生信號(hào)區(qū)域發(fā)生在阻塞冠脈遠(yuǎn)端,應(yīng)該是重度缺血區(qū)域。3.在對(duì)12頭陳舊心梗的小型豬進(jìn)行藥物干預(yù)的實(shí)驗(yàn)中,全部的12頭心梗后3月小型豬均順利完成經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜注射,術(shù)中有頻發(fā)室性早搏,短陣室速,但無心室顫動(dòng)發(fā)生。所有納入實(shí)驗(yàn)的小型豬均順利完成各項(xiàng)影像學(xué)檢查并于干預(yù)后9月處死進(jìn)行離體分析。干預(yù)后3月復(fù)查冠脈造影各組均未見明顯側(cè)枝循環(huán)。心臟超聲和spect/ct分析的lvedv和lvef三組間未見顯著差異,心臟超聲提示的局部室壁運(yùn)動(dòng)wmsi組間亦未見顯著差異,離體ttc染色評(píng)估的心肌梗死面積三組間未見顯著差異。cbd-vegf組68ga-nota-prgd2攝取平均值suvavg在干預(yù)后1月、2月和3月逐漸增加,而vegf組和pbs組隨時(shí)間延長呈下降趨勢,在干預(yù)后3月三組間出現(xiàn)顯著性差異(p0.05),分別為(0.96±0.08)、(0.62±0.10)和(0.59±0.07),感興趣區(qū)prgd2攝取最大值suvmax在干預(yù)后不同時(shí)間點(diǎn)呈現(xiàn)同樣的變化趨勢,存在顯著性差異。相應(yīng)的,cbd-vegf組心肌灌注缺損在干預(yù)后3月和9月逐漸減小,并在干預(yù)后9月與vegf組和pbs組出現(xiàn)顯著性差異(p0.05),分別為(25.0±1.6)%,(34.0±1.2)%和(35.5±1.5)%。心臟水平長軸可見cbd-vegf組干預(yù)后9月室間隔心肌灌注較前改善。結(jié)論1.構(gòu)建并驗(yàn)證了一種新型的小型豬心肌梗死模型的造模方法,與經(jīng)典的球囊一過性阻斷血流誘發(fā)心肌梗死造模方法比較,序貫栓塞法可誘導(dǎo)面積較大且穩(wěn)定一致的心肌梗死,局部栓塞完全持久,手術(shù)成功率高、時(shí)間短、可重復(fù)性好,是傳統(tǒng)心肌梗死模型制備方法的重要改良;2.以68Ga-NOTA-PRGD2為探針的PET成像可以對(duì)大動(dòng)物心肌梗死后血管新生過程進(jìn)行無創(chuàng)長程的動(dòng)態(tài)觀察,揭示了大動(dòng)物心肌梗死后血管新生的變化規(guī)律;合作搭建了一個(gè)心臟多模態(tài)融合成像平臺(tái),結(jié)合心臟雙源CT提供的形態(tài)學(xué)信息和PET/CT提供的心肌代謝信息和分子影像信息的多模態(tài)圖像融合可以對(duì)心肌梗死及梗死后的血管新生進(jìn)行比較全面客觀的評(píng)價(jià),并更加準(zhǔn)確直觀的展示血管新生信號(hào)的位置和范圍,證實(shí)前壁心梗后團(tuán)塊狀的血管新生主要發(fā)生在前間隔梗死區(qū)與正常心肌交界區(qū)域,位于臨近前降支閉塞段遠(yuǎn)端的重度缺血區(qū)域;3.經(jīng)導(dǎo)管心內(nèi)膜注射CBD-VEGF優(yōu)于普通VEGF和PBS,促進(jìn)血管新生,改善心肌灌注,未見心功能改善及梗死面積減小;多模態(tài)心臟影像及以整聯(lián)蛋白αvβ3為靶點(diǎn)的68Ga-NOTA-PRGD2血管新生在體分子影像有助于對(duì)干預(yù)效果的評(píng)價(jià)。
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【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R542.22

【參考文獻(xiàn)】

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1 Marina Piccinelli;Ernest Garcia;;Multimodality image fusion for diagnosing coronary artery disease[J];The Journal of Biomedical Research;2013年06期

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本文編號(hào)：1486503