本文關鍵詞： 心肌梗死 豬模型 血管新生 多模態(tài)成像 圖像融合 血管內皮生長因子 經導管心內膜注射　出處：《第四軍醫(yī)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：背景缺血性心臟病在世界范圍內是第一位致死病因,且盡管當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期心力衰竭發(fā)生率高,生活質量降低,同時反復住院大量消耗醫(yī)療資源,帶來沉重的社會負擔。積極尋找有效的治療方式,尤其是生物學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帶來了希望。在一個新型治療方式應用于臨床前,必須經過大動物的臨床前研究。大動物慢性心肌梗死模型對于進一步研究心肌梗死后分子和細胞改變的機制以及嘗試新的治療心肌梗死預防左室重塑的方法都是至關重要的。目前多數的以豬作為心肌梗死模型的實驗研究,仍是通過外科結扎或內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,尤其是在建立穩(wěn)定且較大的梗死面積、高手術成功率、術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)學影像和分子影像的進步,可以從結構和功能以及分子水平對心肌梗死及梗死后的血管新生過程進行在體觀察和全面評估,是臨床前研究的有力工具。在血管新生成像的眾多靶點中,整聯蛋白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蛋白αvβ3特異性結合的良好靶向性、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態(tài)觀察,其pet/ct影像和同時間點放射自顯影以及離體免疫組化染色結果進行比較,證實了良好的一致性。另一項具有開創(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)學倫理的限制,不可能對同一個心梗病人進行重復多次的pet掃描,限制了對血管新生動態(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,對結果的量化分析造成較大影響。構建大動物心肌梗死模型可以保證動物梗死面積的一致性,并可以對其進行長時間多次的動態(tài)觀察和比較,能夠客觀反應心肌梗死后血管新生的真實狀態(tài)。對于心梗后的干預,大多數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際不完全一致。關于給藥途徑,多項研究提示經導管心內膜給藥效率更高且更具臨床可行性。vegf是一個位于促血管新生始動環(huán)節(jié)的細胞因子,其促血管新生機制較為明確,量效關系呈s型曲線。由中國科學院遺傳與發(fā)育研究所戴建武教授團隊開發(fā)合成的膠原靶向結合的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行過驗證,提示優(yōu)于普通vegf促進血管新生,改善心功能,但是仍缺乏大動物研究證據及在體影像證據。目的1.構建穩(wěn)定一致且有較大梗死面積的小型豬心肌梗死模型,并保證較高的手術成功率,較短的手術操作時間,從而為進一步的心臟干預奠定良好基礎;2.應用以整聯蛋白αvβ3為靶點的68ga-nota-prgd2探針行pet/ct成像,對心梗后的血管新生過程進行在體動態(tài)觀察,并結合心臟雙源ct及其血管造影提供的形態(tài)學信息和18f-fdgpet/ct提供的心肌代謝信息實現心肌梗死后在體多模態(tài)融合成像;3.對陳舊心梗的小型豬,通過經導管心內膜注射給藥,分組比較cbd-vegf,普通vegf和pbs的干預效果,用在體多模態(tài)影像及血管新生分子影像進行在體評估。方法1.18頭廣西巴馬小型豬,隨機分為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、經皮穿刺股動脈、選擇性冠脈造影、缺血預適應并預防心律失常、球囊阻塞或栓塞,術后心電監(jiān)護及處置等6個步驟。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角支開口以遠,其余步驟亦相同。比較三組術中室顫發(fā)生率、存活率、阻塞或栓塞操作時間、總的手術時間、術后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后3月進一步行pet/ct檢查驗證心肌梗死的發(fā)生。聯合應用心臟超聲、spect/ct、離體ttc染色等方法對三組的心功能和心肌梗死面積進行評價比較。2.對8頭急性心梗后小型豬進行心梗后血管新生在體觀察。在造模前對2頭健康的小型豬行18f-fdg和68ga-nota-prgd2pet/ct檢查,獲取基線數據。在術后1周、3周、6周、12周、24周等不同時間點進行68ga-nota-prgd2pet/ct檢查;在術后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。除應用常規(guī)的商業(yè)軟件進行圖像分析,對獲取的圖像進行分割、配準、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,通過超聲及復查冠脈造影進行篩查,確定在干預前動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照。獲取心梗后3月心臟超聲數據,spect數據作為基線。于心梗后3月進行經導管心內膜給藥(隨機分配進入cbd-vegf組,普通vegf組,pbs組,每組n=4)。三個組的小型豬均干預前及干預后1月、2月、3月行68ga-nota-prgd2pet/ct檢查明確血管新生變化情況,并于干預后3月復查冠脈造影。三個干預組和一個健康對照組的小型豬在干預后3月和9月(即心梗后6月和12月)復查心臟超聲和spect/ct,明確心功能變化及血流灌注變化情況。所有小型豬在干預后9月處死并進行離體ttc染色分析,比較梗死面積。結果1.在心梗造模方法的實驗中,18頭小型豬有13頭成功構建小型豬心肌梗死模型,均存活至術后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,兩個栓塞組較球囊阻塞組手術時間明顯縮短(p0.05),序貫球囊海綿栓塞組較半截球囊栓塞組時間無明顯延長,各組手術均可在2-3小時內完成。術后3月復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8頭小型豬急性心梗后血管新生在體觀察的實驗中,全部小型豬順利完成實驗。經18f-fdgpet/ct心肌糖代謝影像證實,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周評估探針靶向特異性的實驗中,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,圖像信號減弱(1.20±0.05vs0.70±0.10,p0.05)。不同時間點的動態(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周的時間逐漸達到峰值(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周均保持在一個較高的水平,與對側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)的局部攝取仍較對側心肌為高,但未見統(tǒng)計學差異(0.59±0.10vs0.41±0.09,p0.05)。與此同時,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)域的體積達到最大值,為7.00±1.05立方厘米,這個體積隨著時間的變化亦呈動態(tài)變化。三維重建的多模態(tài)圖像融合進一步展示了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構中呈團塊狀的68ga-nota-prgd2攝取增加的血管新生信號,發(fā)生在梗死的前間隔與正常心肌的交界區(qū)域。再經過與冠狀動脈cta圖像融合的證實,血管新生信號區(qū)域發(fā)生在阻塞冠脈遠端,應該是重度缺血區(qū)域。3.在對12頭陳舊心梗的小型豬進行藥物干預的實驗中,全部的12頭心梗后3月小型豬均順利完成經導管心內膜注射,術中有頻發(fā)室性早搏,短陣室速,但無心室顫動發(fā)生。所有納入實驗的小型豬均順利完成各項影像學檢查并于干預后9月處死進行離體分析。干預后3月復查冠脈造影各組均未見明顯側枝循環(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動wmsi組間亦未見顯著差異,離體ttc染色評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在干預后1月、2月和3月逐漸增加,而vegf組和pbs組隨時間延長呈下降趨勢,在干預后3月三組間出現顯著性差異(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在干預后不同時間點呈現同樣的變化趨勢,存在顯著性差異。相應的,cbd-vegf組心肌灌注缺損在干預后3月和9月逐漸減小,并在干預后9月與vegf組和pbs組出現顯著性差異(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組干預后9月室間隔心肌灌注較前改善。結論1.構建并驗證了一種新型的小型豬心肌梗死模型的造模方法,與經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,手術成功率高、時間短、可重復性好,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成像可以對大動物心肌梗死后血管新生過程進行無創(chuàng)長程的動態(tài)觀察,揭示了大動物心肌梗死后血管新生的變化規(guī)律;合作搭建了一個心臟多模態(tài)融合成像平臺,結合心臟雙源CT提供的形態(tài)學信息和PET/CT提供的心肌代謝信息和分子影像信息的多模態(tài)圖像融合可以對心肌梗死及梗死后的血管新生進行比較全面客觀的評價,并更加準確直觀的展示血管新生信號的位置和范圍,證實前壁心梗后團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端的重度缺血區(qū)域;3.經導管心內膜注射CBD-VEGF優(yōu)于普通VEGF和PBS,促進血管新生,改善心肌灌注,未見心功能改善及梗死面積減小;多模態(tài)心臟影像及以整聯蛋白αvβ3為靶點的68Ga-NOTA-PRGD2血管新生在體分子影像有助于對干預效果的評價。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：第四軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R542.22

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

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

，

本文編號：1486503