介入封堵wyw冠状动脉栓塞模型动物左前降支的实验研究

介入封堵wyw冠状动脉栓塞模型动物左前降支的实验研究

室壁肿瘤是常见的心血管并发症之一。对于罹患有室壁瘤的患者来说,心肌细胞的大量死亡、心腔的扩张膨胀是导致心功能恶化的首要原因,而传统的内科药物治疗和外科手术治疗策略并不能从根本上治愈心肌损害、修复心脏功能。因此,室壁瘤的治疗和研究现已成为冠心病研究工作的重点之一。在动物特别是大型哺乳动物上建立和模拟与人体病理相似的室壁瘤模型是室壁瘤研究的基础。在建模方法上国内外各单位大多采用开胸结扎动物冠状动脉分支的方法。近10年来,随着心导管介入技术的日趋成熟和设备的不断完善,采用非开胸介入方法制备室壁瘤模型成为了研究的热点。本研究以猪为建模对象,在介入下应用自主研制的“WYW”冠状动脉栓塞装置堵闭冠状动脉左前降支(leftanteriordescendingartery,LAD),旨在构建规范化的室壁瘤动物模型。1材料和方法1.1实验动物枫泾家猪13头,雌雄不拘,体质量30～40kg,购自上海松江松联实验动物场。1.2动脉指引导管Fr.6左、右冠状动脉造影导管;Fr.6猪尾心室造影导管;Fr.7左、右冠状动脉指引导管;Fr.7血管鞘(荷兰Cordis公司);J型导引钢丝、0.014寸导丝(美国ST.JUDE公司);2.0～2.5mm×30mm快速更换型球囊导管、球囊充盈器(美国Medtronic公司);“WYW”冠状动脉栓塞装置,见图1。1.3麻醉状态下血液流变学监测术前禁食12h。3%戊巴比妥钠液腹腔注射诱导麻醉(1ml/kg),套管针开放双侧耳缘静脉,抽取术前血液样本,氯胺酮(1mg/1kg)滴注维持麻醉状态。气管插管,以防误吸和备急救时用。掌握麻醉深度,在保证呼吸通畅的情况下,一般无需呼吸机辅助呼吸。接心电监护仪,记录术前心电图。切开穿刺右股动脉,放置并固定7F鞘管,200μ/kg肝素化。三通接口连接心电监护仪监测动脉压力。1.4左心肌梗死内固定术动物仰卧位固定于手术台,连接利多卡因、多巴胺补液,动态监测心电图和血压。术中每小时经动脉鞘管给予肝素50μ/kg以防血栓堵塞。取左前斜位透视,经鞘管送入冠状动脉指引导管,行左冠状动脉造影术,明确动脉走行。沿指引导管将0.014寸导丝送入LAD远端。再沿导丝送入2.0mm×30mm球囊导管,注入造影剂,使球囊中点位于LAD。第一、二对角支之间。扩张球囊预阻断冠脉血流3次,球囊充盈压力8atm,阻断时间20s,间隔时间5min。每次阻断前给予利多卡因1.5mg/kg静脉推注以防室性心律失常的发生。观察心律、血压及冠脉灌注压无异常后,送入装载“WYW”冠状动脉栓塞装置的球囊导管,于定位处释放。退出球囊导管后,再次行左冠状动脉造影。确认动物情况稳定后,送回动物房继续监护。术后4周复查冠脉照影和左心室照影。1.5药物处理及抗感染术后继续心电监护。待心律、血压稳定后,拔除动脉鞘管。术后应用青霉素抗感染及速尿利尿处理,动物复苏后拔除气管插管。术后动物一般恢复较快,麻醉复苏后约2～4h即可直立,术后第一日即可正常进食。每日观察动物精神、活动情况,按计划行各项术后检查。1.6血清心肌谱测试术后12h再次抽取血液标本,检测血清肌钙蛋白(cardiactroponin,cTn)水平。1.7心电图监测术中及术后监护仪监测心电图,观察各导联变化。1.8图像断面重建术后4周查99mTc-MIBI心肌灌注显像。耳缘静脉给药1.5h后从右前斜45°共采集,每6°采集一帧,每帧采集40s,采集矩阵64×64,放大倍数20,对采集到的原始图像进行3个断面:水平长轴、垂直长轴、垂直断轴的重建,观察室壁运动情况。1.9相关指标的设置术前及术后4周查超声心动图:选取胸骨旁透声区乳头肌水平左室长、短轴切面,观察连续3个心动周期内局部心室壁运动情况及舒张末期左室内径(leftventricularend-diastolicdimension,LVDd)、收缩末期左室内径(leftventricularend-systolicdimension,LVDs)、左室后壁厚度(posteriorwallthickness,PWT)、室间隔厚度(leftventricularseptalthickness,LVST)、射血分数(ejectionfraction,EF)、缩短分数(fractionalshortening,FS)等一系列指标。1.10病理图像分析术后4周各项检查完毕后处死动物,取出心脏观察其外形变化。从心尖开始,沿平行于冠状沟方向切取心脏组织,每个断面厚度1cm,将每片拍照,并采用PAS9000(Ver9.2.1)病理图像分析系统处理,以检测室壁瘤瘤壁面积占室壁面积百分比(瘤壁面积/室壁总面积×100%)。从瘤壁梗死区、梗死交界区以及非梗死区切取小块组织,以4%甲醛固定、石蜡包埋,HE染色后镜下观察。1.11统计分析与实验数据的处理测得的数据采用SPSS12.0系统分析,应用自身对照t检验进行处理。2结果1只动物在术前死于麻醉意外,2只在球囊扩张预阻断时突发心室颤动死亡,4只在支架释放后发生室颤死亡,其余6只均成功完成血管堵闭。2.1残余血流通过途径封堵后即刻行冠脉照影示栓塞部位远端血流大部分阻塞,只有少许残余血流通过。术后4周复查冠脉造影显示远端血流已100%阻塞,左室照影示心尖部及左室前壁室壁运动消失,见图2。2.2st-t融合波栓塞前心电监护显示心电图呈正常表现,阻断后即刻出现ST段持续性抬高,R波振幅降低,T波高耸,ST-T融合波出现,胸前导联明显。ST段约2周后降回基线,术后4周可见病理性Q波。2.3血清心肌酶谱检测6只动物术后12h血清肌钙蛋白测定较术前均有不同程度升高,差别有高度统计学意义(P<0.01),见表1。2.4放射性核素肌腱成像可见心尖和左室前壁呈放射性的核素灌注充盈缺损,室壁变薄,有室壁瘤形成。2.5pwt、lvst的差别术后4周与术前相比,EF、LVDd、LVDs、PWT、LVST有显著性差别(P<0.05),FS差别无显著性,见表2。6只动物均出现室壁局部节段性收缩运动减弱,以左室前壁及心尖部尤显。2.6瘤壁面积、形态变化大体标本上均可见明显的室壁瘤区域形成,呈菲薄苍白样,见图3。6只动物瘤体分布区域基本一致,位于心尖、左室前壁和部分右室前壁,境界分明。切开冠脉,可见支架堵塞于第一对角支开口处远端,取出后见支架内部及四周完全被生长组织所覆盖。测得平均瘤壁面积占室壁总面积百分比为(30.8±0.5)%。HE染色后光镜下观察可见心尖梗死区心肌纤维消失、被胶原纤维所取代,其间有少量毛细血管;右室前壁梗死边缘区有残留心肌纤维核固缩、溶解,除胶原纤维填充外还有较多炎症细胞和毛细血管浸润,见图4。3室壁瘤模型建立的方法现代社会冠状动脉粥样硬化性心脏病的发病率逐年升高。室壁瘤是冠心病心肌梗死病人常见的并发症之一,但并非所有的心梗都能转归形成室壁瘤。国内外多个小组通过临床研究总结了室壁瘤形成的独立危险因素:(1)冠脉左前降支完全或次完全闭塞;(2)冠脉侧枝循环不发达;(3)前壁心肌梗死。基于以上几点,我们采用猪为实验对象、以左前降支为堵闭的靶血管来建立模型。有资料表明,猪的心血管系统的生物学特性与人类有极大的相似性,其代谢、免疫系统、疾病的发生机理等方面与人类有99%的共源性。有的单位采用犬来建立模型。犬的冠脉侧支循环丰富,动物术后存活率较高,但随着侧支血管的开放和灌注,梗死区域往往形成不明确。而猪的侧枝循环不发达,预先并不存在侧支血管网,心肌缺血后侧支血管自发生成能力非常有限,堵闭冠状动脉分支后形成的心肌梗死区域稳定而明确,与人心肌梗死病变有很大相似性。因此,猪是目前较理想的建立室壁瘤模型的动物。在建模方法的选择上国内外大多采用开胸结扎左前降支的方法。此方法操作范、结扎部位固定,但动物创伤大,且胸腔手术后须经胸腔闭式引流等处理,其结扎位置的深浅也易影响心梗形成的效果。近年来随着冠脉介入技术和设备的成熟和完善,通过非开胸(close-chest)的方法建立室壁瘤模型成为了研究的热点。其中应用比较多的有球囊堵闭法、血栓栓塞法、明胶海绵栓塞法等,各有优缺点。球囊阻断法只能暂时性堵闭冠脉,与人类心肌梗死发生的病理生理过程不同;血栓栓塞法的优点为创伤小,但多数方法引起的血栓形成时间短,发生血栓再通导致建模失败的机率较高,且栓塞部位不易定位。基于上述方法,我们通过冠脉内置入自主研制的“WYW”栓塞装置来建立模型。“WYW”栓塞装置为带Ivalon海绵的球囊扩张支架,其释放系统为球囊导管及0.014寸导丝,可准确定位于冠脉血流阻断处。内部固定的Ivalon海绵块吸附液体性能很强,且遇水后极其柔软,可被球囊导管穿过。其网孔直径只有300～1000μm,血液中的液体成分可以通过,但纤维蛋白原、血小板等直径较大的血液有形成分则容易粘附,形成基质,阻止血流通过,堵闭冠脉效果明确。解剖心脏取出支架后发现支架内部及四周有内皮上爬,说明支架还有良好的组织相容性。临床上室壁瘤形成的病理生理过程与冠脉闭塞的部位和时间有关,冠脉闭塞的部位越高,梗死所形成的心肌无功能区域面积越大;室壁瘤的形成还与冠脉闭塞时间呈正相关。但从建立模型的角度而言,冠脉阻断的部位稍高动物就易发生室颤死亡。文献报道目前国内外高位阻断猪冠状动脉前降支建立模型实验中动物死亡率高达85%左右。为了更好的模拟人类室壁瘤形成的病理生理过程,本实验于前降支第一对角支开口处远端堵闭冠脉。前期实验中动物多在冠脉阻断后发生室颤死亡。随后我们减少了支架内部Ivalon海绵的量,有意造成支架未即刻完全堵闭冠脉,而让残余分流通过远端冠脉供应心肌。后期术中室颤的发生率大大地减少,而存活的6只动物术后4周复查冠脉照影未再发现残余分流及血管再通现象。于预阻断时突发室颤死亡的2例动物经解剖后发现在球囊扩张处均有冠脉内血肿形成,考虑是由于采用的球囊导管直径过大、扩张力过猛所导致的冠脉壁受损。30～40kg体质量的猪其冠脉内径一般为2.5mm,因此我们随后采用球囊直径为2.0～2.5mm,球囊充盈压为8atm,未再发现有冠脉血肿的发生。Krombach等实验中也发现选择与实验动物冠脉直径相匹配的球囊以及小心谨慎地扩张球囊能有效地降低术中室颤的发生率。除了冠脉阻断位置的选择和自制堵闭装置的应用,术前及术中的监护也影响着介入手术的效果。我们常规采用有创股动脉血压和心电图监测,冠脉栓塞前后严密观测血压变化情况。若血压有下降的趋势,根据情况调整多巴胺,利多卡因等药物的滴速,遇到血压明显下降而药物控制无效时,则暂时解除堵闭,必要时加用肾上腺素。这样很大程度上降低了室颤发生率,动物死亡率明显下降。另外,堵闭过程中的心肌缺血预适应也是十分必要的。充分的缺血预适应过程能让心肌逐渐适应缺血状态,提高心肌耐受性,可以有效地降低室颤发生率,提高实验成功率。综上所述,本实验所采用的“WYW”介入栓塞法能成功地建立室壁瘤模型,过程与人类的病理生