介入封堵wyw冠狀動脈栓塞模型動物左前降支的實驗研究

介入封堵wyw冠狀動脈栓塞模型動物左前降支的實驗研究

室壁腫瘤是常見的心血管并發(fā)癥之一。對于罹患有室壁瘤的患者來說,心肌細(xì)胞的大量死亡、心腔的擴(kuò)張膨脹是導(dǎo)致心功能惡化的首要原因,而傳統(tǒng)的內(nèi)科藥物治療和外科手術(shù)治療策略并不能從根本上治愈心肌損害、修復(fù)心臟功能。因此,室壁瘤的治療和研究現(xiàn)已成為冠心病研究工作的重點之一。在動物特別是大型哺乳動物上建立和模擬與人體病理相似的室壁瘤模型是室壁瘤研究的基礎(chǔ)。在建模方法上國內(nèi)外各單位大多采用開胸結(jié)扎動物冠狀動脈分支的方法。近10年來,隨著心導(dǎo)管介入技術(shù)的日趨成熟和設(shè)備的不斷完善,采用非開胸介入方法制備室壁瘤模型成為了研究的熱點。本研究以豬為建模對象,在介入下應(yīng)用自主研制的“WYW”冠狀動脈栓塞裝置堵閉冠狀動脈左前降支(leftanteriordescendingartery,LAD),旨在構(gòu)建規(guī)范化的室壁瘤動物模型。1材料和方法1.1實驗動物楓涇家豬13頭,雌雄不拘,體質(zhì)量30～40kg,購自上海松江松聯(lián)實驗動物場。1.2動脈指引導(dǎo)管Fr.6左、右冠狀動脈造影導(dǎo)管;Fr.6豬尾心室造影導(dǎo)管;Fr.7左、右冠狀動脈指引導(dǎo)管;Fr.7血管鞘(荷蘭Cordis公司);J型導(dǎo)引鋼絲、0.014寸導(dǎo)絲(美國ST.JUDE公司);2.0～2.5mm×30mm快速更換型球囊導(dǎo)管、球囊充盈器(美國Medtronic公司);“WYW”冠狀動脈栓塞裝置,見圖1。1.3麻醉狀態(tài)下血液流變學(xué)監(jiān)測術(shù)前禁食12h。3%戊巴比妥鈉液腹腔注射誘導(dǎo)麻醉(1ml/kg),套管針開放雙側(cè)耳緣靜脈,抽取術(shù)前血液樣本,氯胺酮(1mg/1kg)滴注維持麻醉狀態(tài)。氣管插管,以防誤吸和備急救時用。掌握麻醉深度,在保證呼吸通暢的情況下,一般無需呼吸機(jī)輔助呼吸。接心電監(jiān)護(hù)儀,記錄術(shù)前心電圖。切開穿刺右股動脈,放置并固定7F鞘管,200μ/kg肝素化。三通接口連接心電監(jiān)護(hù)儀監(jiān)測動脈壓力。1.4左心肌梗死內(nèi)固定術(shù)動物仰臥位固定于手術(shù)臺,連接利多卡因、多巴胺補(bǔ)液,動態(tài)監(jiān)測心電圖和血壓。術(shù)中每小時經(jīng)動脈鞘管給予肝素50μ/kg以防血栓堵塞。取左前斜位透視,經(jīng)鞘管送入冠狀動脈指引導(dǎo)管,行左冠狀動脈造影術(shù),明確動脈走行。沿指引導(dǎo)管將0.014寸導(dǎo)絲送入LAD遠(yuǎn)端。再沿導(dǎo)絲送入2.0mm×30mm球囊導(dǎo)管,注入造影劑,使球囊中點位于LAD。第一、二對角支之間。擴(kuò)張球囊預(yù)阻斷冠脈血流3次,球囊充盈壓力8atm,阻斷時間20s,間隔時間5min。每次阻斷前給予利多卡因1.5mg/kg靜脈推注以防室性心律失常的發(fā)生。觀察心律、血壓及冠脈灌注壓無異常后,送入裝載“WYW”冠狀動脈栓塞裝置的球囊導(dǎo)管,于定位處釋放。退出球囊導(dǎo)管后,再次行左冠狀動脈造影。確認(rèn)動物情況穩(wěn)定后,送回動物房繼續(xù)監(jiān)護(hù)。術(shù)后4周復(fù)查冠脈照影和左心室照影。1.5藥物處理及抗感染術(shù)后繼續(xù)心電監(jiān)護(hù)。待心律、血壓穩(wěn)定后,拔除動脈鞘管。術(shù)后應(yīng)用青霉素抗感染及速尿利尿處理,動物復(fù)蘇后拔除氣管插管。術(shù)后動物一般恢復(fù)較快,麻醉復(fù)蘇后約2～4h即可直立,術(shù)后第一日即可正常進(jìn)食。每日觀察動物精神、活動情況,按計劃行各項術(shù)后檢查。1.6血清心肌譜測試術(shù)后12h再次抽取血液標(biāo)本,檢測血清肌鈣蛋白(cardiactroponin,cTn)水平。1.7心電圖監(jiān)測術(shù)中及術(shù)后監(jiān)護(hù)儀監(jiān)測心電圖,觀察各導(dǎo)聯(lián)變化。1.8圖像斷面重建術(shù)后4周查99mTc-MIBI心肌灌注顯像。耳緣靜脈給藥1.5h后從右前斜45°共采集,每6°采集一幀,每幀采集40s,采集矩陣64×64,放大倍數(shù)20,對采集到的原始圖像進(jìn)行3個斷面:水平長軸、垂直長軸、垂直斷軸的重建,觀察室壁運動情況。1.9相關(guān)指標(biāo)的設(shè)置術(shù)前及術(shù)后4周查超聲心動圖:選取胸骨旁透聲區(qū)乳頭肌水平左室長、短軸切面,觀察連續(xù)3個心動周期內(nèi)局部心室壁運動情況及舒張末期左室內(nèi)徑(leftventricularend-diastolicdimension,LVDd)、收縮末期左室內(nèi)徑(leftventricularend-systolicdimension,LVDs)、左室后壁厚度(posteriorwallthickness,PWT)、室間隔厚度(leftventricularseptalthickness,LVST)、射血分?jǐn)?shù)(ejectionfraction,EF)、縮短分?jǐn)?shù)(fractionalshortening,FS)等一系列指標(biāo)。1.10病理圖像分析術(shù)后4周各項檢查完畢后處死動物,取出心臟觀察其外形變化。從心尖開始,沿平行于冠狀溝方向切取心臟組織,每個斷面厚度1cm,將每片拍照,并采用PAS9000(Ver9.2.1)病理圖像分析系統(tǒng)處理,以檢測室壁瘤瘤壁面積占室壁面積百分比(瘤壁面積/室壁總面積×100%)。從瘤壁梗死區(qū)、梗死交界區(qū)以及非梗死區(qū)切取小塊組織,以4%甲醛固定、石蠟包埋,HE染色后鏡下觀察。1.11統(tǒng)計分析與實驗數(shù)據(jù)的處理測得的數(shù)據(jù)采用SPSS12.0系統(tǒng)分析,應(yīng)用自身對照t檢驗進(jìn)行處理。2結(jié)果1只動物在術(shù)前死于麻醉意外,2只在球囊擴(kuò)張預(yù)阻斷時突發(fā)心室顫動死亡,4只在支架釋放后發(fā)生室顫死亡,其余6只均成功完成血管堵閉。2.1殘余血流通過途徑封堵后即刻行冠脈照影示栓塞部位遠(yuǎn)端血流大部分阻塞,只有少許殘余血流通過。術(shù)后4周復(fù)查冠脈造影顯示遠(yuǎn)端血流已100%阻塞,左室照影示心尖部及左室前壁室壁運動消失,見圖2。2.2st-t融合波栓塞前心電監(jiān)護(hù)顯示心電圖呈正常表現(xiàn),阻斷后即刻出現(xiàn)ST段持續(xù)性抬高,R波振幅降低,T波高聳,ST-T融合波出現(xiàn),胸前導(dǎo)聯(lián)明顯。ST段約2周后降回基線,術(shù)后4周可見病理性Q波。2.3血清心肌酶譜檢測6只動物術(shù)后12h血清肌鈣蛋白測定較術(shù)前均有不同程度升高,差別有高度統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01),見表1。2.4放射性核素肌腱成像可見心尖和左室前壁呈放射性的核素灌注充盈缺損,室壁變薄,有室壁瘤形成。2.5pwt、lvst的差別術(shù)后4周與術(shù)前相比,EF、LVDd、LVDs、PWT、LVST有顯著性差別(P<0.05),FS差別無顯著性,見表2。6只動物均出現(xiàn)室壁局部節(jié)段性收縮運動減弱,以左室前壁及心尖部尤顯。2.6瘤壁面積、形態(tài)變化大體標(biāo)本上均可見明顯的室壁瘤區(qū)域形成,呈菲薄蒼白樣,見圖3。6只動物瘤體分布區(qū)域基本一致,位于心尖、左室前壁和部分右室前壁,境界分明。切開冠脈,可見支架堵塞于第一對角支開口處遠(yuǎn)端,取出后見支架內(nèi)部及四周完全被生長組織所覆蓋。測得平均瘤壁面積占室壁總面積百分比為(30.8±0.5)%。HE染色后光鏡下觀察可見心尖梗死區(qū)心肌纖維消失、被膠原纖維所取代,其間有少量毛細(xì)血管;右室前壁梗死邊緣區(qū)有殘留心肌纖維核固縮、溶解,除膠原纖維填充外還有較多炎癥細(xì)胞和毛細(xì)血管浸潤,見圖4。3室壁瘤模型建立的方法現(xiàn)代社會冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的發(fā)病率逐年升高。室壁瘤是冠心病心肌梗死病人常見的并發(fā)癥之一,但并非所有的心梗都能轉(zhuǎn)歸形成室壁瘤。國內(nèi)外多個小組通過臨床研究總結(jié)了室壁瘤形成的獨立危險因素:(1)冠脈左前降支完全或次完全閉塞;(2)冠脈側(cè)枝循環(huán)不發(fā)達(dá);(3)前壁心肌梗死。基于以上幾點,我們采用豬為實驗對象、以左前降支為堵閉的靶血管來建立模型。有資料表明,豬的心血管系統(tǒng)的生物學(xué)特性與人類有極大的相似性,其代謝、免疫系統(tǒng)、疾病的發(fā)生機(jī)理等方面與人類有99%的共源性。有的單位采用犬來建立模型。犬的冠脈側(cè)支循環(huán)豐富,動物術(shù)后存活率較高,但隨著側(cè)支血管的開放和灌注,梗死區(qū)域往往形成不明確。而豬的側(cè)枝循環(huán)不發(fā)達(dá),預(yù)先并不存在側(cè)支血管網(wǎng),心肌缺血后側(cè)支血管自發(fā)生成能力非常有限,堵閉冠狀動脈分支后形成的心肌梗死區(qū)域穩(wěn)定而明確,與人心肌梗死病變有很大相似性。因此,豬是目前較理想的建立室壁瘤模型的動物。在建模方法的選擇上國內(nèi)外大多采用開胸結(jié)扎左前降支的方法。此方法操作范、結(jié)扎部位固定,但動物創(chuàng)傷大,且胸腔手術(shù)后須經(jīng)胸腔閉式引流等處理,其結(jié)扎位置的深淺也易影響心梗形成的效果。近年來隨著冠脈介入技術(shù)和設(shè)備的成熟和完善,通過非開胸(close-chest)的方法建立室壁瘤模型成為了研究的熱點。其中應(yīng)用比較多的有球囊堵閉法、血栓栓塞法、明膠海綿栓塞法等,各有優(yōu)缺點。球囊阻斷法只能暫時性堵閉冠脈,與人類心肌梗死發(fā)生的病理生理過程不同;血栓栓塞法的優(yōu)點為創(chuàng)傷小,但多數(shù)方法引起的血栓形成時間短,發(fā)生血栓再通導(dǎo)致建模失敗的機(jī)率較高,且栓塞部位不易定位。基于上述方法,我們通過冠脈內(nèi)置入自主研制的“WYW”栓塞裝置來建立模型。“WYW”栓塞裝置為帶Ivalon海綿的球囊擴(kuò)張支架,其釋放系統(tǒng)為球囊導(dǎo)管及0.014寸導(dǎo)絲,可準(zhǔn)確定位于冠脈血流阻斷處。內(nèi)部固定的Ivalon海綿塊吸附液體性能很強(qiáng),且遇水后極其柔軟,可被球囊導(dǎo)管穿過。其網(wǎng)孔直徑只有300～1000μm,血液中的液體成分可以通過,但纖維蛋白原、血小板等直徑較大的血液有形成分則容易粘附,形成基質(zhì),阻止血流通過,堵閉冠脈效果明確。解剖心臟取出支架后發(fā)現(xiàn)支架內(nèi)部及四周有內(nèi)皮上爬,說明支架還有良好的組織相容性。臨床上室壁瘤形成的病理生理過程與冠脈閉塞的部位和時間有關(guān),冠脈閉塞的部位越高,梗死所形成的心肌無功能區(qū)域面積越大;室壁瘤的形成還與冠脈閉塞時間呈正相關(guān)。但從建立模型的角度而言,冠脈阻斷的部位稍高動物就易發(fā)生室顫死亡。文獻(xiàn)報道目前國內(nèi)外高位阻斷豬冠狀動脈前降支建立模型實驗中動物死亡率高達(dá)85%左右。為了更好的模擬人類室壁瘤形成的病理生理過程,本實驗于前降支第一對角支開口處遠(yuǎn)端堵閉冠脈。前期實驗中動物多在冠脈阻斷后發(fā)生室顫死亡。隨后我們減少了支架內(nèi)部Ivalon海綿的量,有意造成支架未即刻完全堵閉冠脈,而讓殘余分流通過遠(yuǎn)端冠脈供應(yīng)心肌。后期術(shù)中室顫的發(fā)生率大大地減少,而存活的6只動物術(shù)后4周復(fù)查冠脈照影未再發(fā)現(xiàn)殘余分流及血管再通現(xiàn)象。于預(yù)阻斷時突發(fā)室顫死亡的2例動物經(jīng)解剖后發(fā)現(xiàn)在球囊擴(kuò)張?zhí)幘泄诿}內(nèi)血腫形成,考慮是由于采用的球囊導(dǎo)管直徑過大、擴(kuò)張力過猛所導(dǎo)致的冠脈壁受損。30～40kg體質(zhì)量的豬其冠脈內(nèi)徑一般為2.5mm,因此我們隨后采用球囊直徑為2.0～2.5mm,球囊充盈壓為8atm,未再發(fā)現(xiàn)有冠脈血腫的發(fā)生。Krombach等實驗中也發(fā)現(xiàn)選擇與實驗動物冠脈直徑相匹配的球囊以及小心謹(jǐn)慎地擴(kuò)張球囊能有效地降低術(shù)中室顫的發(fā)生率。除了冠脈阻斷位置的選擇和自制堵閉裝置的應(yīng)用,術(shù)前及術(shù)中的監(jiān)護(hù)也影響著介入手術(shù)的效果。我們常規(guī)采用有創(chuàng)股動脈血壓和心電圖監(jiān)測,冠脈栓塞前后嚴(yán)密觀測血壓變化情況。若血壓有下降的趨勢,根據(jù)情況調(diào)整多巴胺,利多卡因等藥物的滴速,遇到血壓明顯下降而藥物控制無效時,則暫時解除堵閉,必要時加用腎上腺素。這樣很大程度上降低了室顫發(fā)生率,動物死亡率明顯下降。另外,堵閉過程中的心肌缺血預(yù)適應(yīng)也是十分必要的。充分的缺血預(yù)適應(yīng)過程能讓心肌逐漸適應(yīng)缺血狀態(tài),提高心肌耐受性,可以有效地降低室顫發(fā)生率,提高實驗成功率。綜上所述,本實驗所采用的“WYW”介入栓塞法能成功地建立室壁瘤模型,過程與人類的病理生