成形术后再狭窄随后与磁共振成像动脉粥样硬化家兔模型

抽象

理由和目标。测试定量的，非侵入性的方法来评估在动物模型中血管成形术后血管壁的变化。材料和方法。六新西兰白兔进行动脉粥样硬化损伤，其中包括富含胆固醇的饮食，deendothelialization，经皮腔内血管成形术（PTA）在腹主动脉（deendothelialization后四周）的远端部分。基线（饮食开始六周后两天之后PTA）和四个周及10周后，PTA：动物在如下三次用1.5T MRI扫描仪检查。进行流入angiosequence（M2DI）和质子密度加权的序列（PDW），以检查与轴向切片主动脉。为了识别内和外血管壁的边界，动态轮廓算法（梯度矢量流蛇）施加到图像，随后对血管壁的尺寸的计算。该结果与组织病理学分析进行了比较。结果。病变壁厚在第4周和第10周时均明显高于对照组，反映出实验构建的血管成形术后病变的诱导作用。基线时，两个区域之间没有显著差异。结论。它可以遵循血管壁的发展变化后，PTA与MRI在这一兔模型。

1.介绍

治疗动脉狭窄由于动脉粥样硬化的一种常见方法是经皮腔内血管成形术（PTA），意在改善血流动力学条件。这种治疗方法本身涉及的损伤血管壁和损伤的修复立即启动后的PTA。有时，在修复过程导致肠腔变窄认为不利影响流量。为了评估药物旨在减少血管壁的反应，有必要进行定量，非侵入性的方法来遵循血管壁后PTA的修复过程。该方法最好应适用于动物模型。

磁共振成像（MRI）是是，在一般情况下，非侵入性和相对独立的操作者的方法。我们先前已经提出了一种基于MRI和图像处理技术（阈值处理和三维形态）的组合的定量方法，这是用于检查动脉粥样硬化严重动物[测试1]。我们还提出了一种改进方法MRI一个替代图像处理技术，该梯度矢量流蛇算法[组合2]。该图像处理程序是较少依赖于操作者和耗时更少比阈值处理和三维形态。当检查中度动脉粥样硬化的动物从合并MRI-蛇方法的结果是有希望的[2]。这种方法可能是在动物模型纵向研究的一个选项。

本研究的目的是在施加一兔模型中的MRI-蛇方法，以成形术后量化血管壁的变化。

2.材料和方法

2.1。动物模型

A double-injury, cholesterol-fed New Zealand white rabbit model (3.1–3.6 kg, Lidköping, Farms, Lidköping, Sweden) was used. Six rabbits were fed with a diet, “rabbit chow enriched with 0.25% cholesterol” (Analycen AB, Lidköping, Sweden), known to cause atherosclerosis, for 2 weeks before the entire aorta was deendothelialized with repeated passage of a 3F embolectomy catheter. The cholesterol-enriched diet was continued for four more weeks after the deendothelialization injury. Angioplasty was performed in a 3 cm long segment of the infrarenal aorta ( mm balloon, VIVA angioplasty catheter, Boston Scientific), and after totally 6 weeks the cholesterol-enriched diet was stopped, and the animals were fed with regular diet. The location of the expanded balloon in the aorta was documented with X-ray angiograms and was evaluated in relation to the lumbar spine and the aortic bifurcation (Figures图1（a）和图1（b）)。最初的MRI检查PTA后2-3天进行，四周后所有动物进行第二次MRI检查。兔子的三个随访6个星期（即，deendothelialization后12周和PTA后10周）。此时，进行一个额外的MRI分析和下文中描述的兔用过量来处死。

上半年()实验组在去内皮化6周后实施安乐死，在120mm汞柱处灌注冰冻的磷酸盐缓冲盐水和固定剂(磷酸盐缓冲液中4%多聚甲醛)，主动脉进一步处理，进行组织学分析。下半年()的研究对象继续节食6周以上(即，血管成形术后10周)。所有动物干预均在瑞典乌普萨拉诊断放射动物实验室进行，研究方案已获得当地动物实验伦理委员会批准。

2.2。麻醉和药物

在去内皮化和血管成形术过程中，采用0.33 mL/kg皮下麻醉(0.315 mg/mL fentanyl和10mg /mL fluanosine, Janssen tica)和0.33 mL/kg肌内Dormicum (midazolam, 5mg /mL, Roche)进行麻醉，间歇静脉给药维持。术前给予甲硝唑(125 mg, Zinacef, Glaxo Wellcome)，置管前给予肝素(1000iu)。所有MRI检查均在轻度氟甲尼松/芬太尼和咪达唑仑镇静下进行。在研究结束时，按上述方法诱导全手术麻醉，过量使用氟甲尼松/芬太尼和咪达唑仑麻醉对动物实施安乐死。

2.3。核磁共振成像

采用Philips回旋扫描ACS NT-II型成像仪，膝关节盘管场强度1.5 T，对动物进行检查。用氟甲尼松/芬太尼和咪达唑仑复合镇静氯胺酮反复静脉注射麻醉。MRI检查期间注射。The same MRI technique as described in our previous studies was used, and the examination covered a 10 cm segment of the aorta with its caudal border located at the aortic bifurcation [1，2]。定义感兴趣的区域中，三个不同的调查序列用于这有利于所述流入血管序列（M2DI）和质子密度加权的序列（PDW）的正确定位。这两个序列的用于评价主动脉壁。For the comparison between MRI-examinations, a 2 cm section, 6 axial slices, located centrally within the PTA-affected part of the vessel was selected and followed over time with repeated measurements. For each rabbit a 2 cm long segment of the aorta cranial to the PTA-affected section, containing 6 axial slices from each of the imaging series, was selected as control. For each individual animal 6 slices from each region were compared.

M2DI序列显示血管内高信号强度的血流，PDW显示不同中间信号强度的周围环境。PDW序列是一个涡轮自旋回波序列，被应用于两个连续的采集，第二个填补了第一个采集的空白。

2.4。图像处理

图像处理用梯度矢量流（GVF）蛇算法[完成3]（参见图2)。图像处理的目的是确定所述血管壁的内部和外部边界。流入血管序列显示静止组织与所述主动脉低信号和流动的血液和下腔静脉（包括血管壁和周围组织），具有高信号强度（图3)。蛇是一个动态的轮廓被吸引到图像中的区域，其中含有丰富的边缘信息[4]。当蛇被施加到MRI图像，将寻求在信号不同，如血管壁的内部和外部边界，在流入angioimages组织之间的边界。在PDW图像管腔的周围被各种中间信号强度呈现。蛇将寻求在图像中具有最边缘信息的区，从而识别所述容器壁的外边界，因为这似乎是其中的主要边缘信息所位于的区域（图图4（a）-4 (e))。用于处理和分割图像的完整方案是在Matlab中实现并在Sun Ultra 30工作站上运行。

2.5。组织学

用固定剂灌注血管后，测量肾下动脉的长度原位从分叉左肾动脉每个动物。Thereafter this vessel segment was divided every 10 mm beginning from the distal end. Specimens were then embedded in paraffin, sectioned in 4-5 μm个切片，并用苏木精和曙红染色。在组织病理学图像壁内膜中层的面积和厚度被划定轮廓测量。对应于单个MRI切片的组织病理学的测量，通过计算平均值组合。

2.6。统计方法

MRI测量的壁面积和壁厚的发展与方差分析进行评价，从而允许个人PTA-影响，6 MRI切片内测量的切片，和近侧段，6 MRI切片之间以及变型中，并且随着时间的变化（重复测量）。意义的限制设定在。与MRI测量的壁面积与由计算相关系数与组织病理学测定壁内膜中层区域（皮尔逊)，所有MRI切片均有相应的组织病理学。

3.结果

在基线时，有一个在病变和近侧部件之间的壁厚没有显著差异。病灶内的壁厚，PTA后4周用MRI测量（在所有6只动物，36从每个区域的MRI切片），是相对于从病变在基线和在同时检查近端血管壁的厚度（测量显著较大数字五)。10周测得的壁的厚度（在3只动物中，来自每个区18片）为不从测量在第4周显著不同，但比在段近端厚度到病变显著更大，36个18片，分别（图6和7)。壁厚测量近端到病变没有显著不同点之间的时间（改变图6)。病灶壁面积在基线至4周时无明显变化()，但由4星期减至10星期(）（图8)。组织学内中膜厚度与最后mri测壁面积的相关性为（)。

4.讨论

当技术上可行，PTA通常选择作为第一干预有症状的动脉硬化的患者[五]。PTA术后的再狭窄是一种公知的并发症为其中若干不同类型的治疗可用于患者[6-9]。动脉粥样硬化的发病可以是安静的，再狭窄的早期也可以是安静的。我们的研究目的是在动物模型中找出PTA后血管壁随时间变化的可能性，在PTA后的前10周。动脉粥样硬化组织病理学的复杂性已为多个研究小组所知[1，10-15]。侵入性的体内适用于动物模型的方法包括血管造影，血管内MRI和超声（US）16-20]。在评估血流动力学条件时，血管造影被视为金标准[21，22]。虽然造影可在约在血管壁的其它化合物对血管壁信息诊断钙化是非常有限的。电子束计算机断层摄影和多层螺旋计算机断层摄影术[23-25]是一种非侵袭性测量血管壁钙化量的方法，但这些方法也不产生关于血管壁厚度和/或面积的信息。还必须考虑与方法相关的风险因素，如x射线照射和使用碘造影剂。

血管内超声，磁共振在血管壁评估不同成分的量时，承诺方式。对我们来说，主要的问题是解剖定位[26-三十]。的探头位置的位置具有从最接近地定位的血管分支相对于周围环境或距离来进行说明。还确定相对于在壁不同层中的血管壁的测量可能是困难的，因为如果钙化存在于壁中的超声被完全反射。从钙化假象可以创建从邻近组织的信息的丢失，并因此一个关于壁组合物信息的损失。美国还取决于运营商在相当程度上[26，31]。与多普勒超声经皮是迄今为止在临床实践中最常用的方法时血流动力学条件进行计算[27，28，32]。经皮超声可用于动物模型[33]，但由于国际观察员的变异它不是在动物研究中常用的。血管内MRI可以被用于测量和诊断血管壁形态学[18，19]。虽然这种方法对操作者的依赖性较小，但它的侵入性限制了其应用。

在过去几十年几组已经提出了与MRI有趣的结果以非侵入性的方式来检查血管壁形态[34-41]。在我们的研究中，我们决定使用非侵入性的定量分析方法应用到动物模型，以评估在不同时间点的血管壁的变化。The PTA-affected site was located in the distal part of the abdominal aorta and a 2 cm long section of the abdominal aorta cranial to the PTA location was considered as a control region. The double injury, deendothelialization during cholesterol-enriched diet followed by PTA, initiates different vessel wall changes at different locations [42，43]。在对照组，从颅脑到病变，内膜层可能会发生重大变化，因为脱内皮导致新生内膜的形成。媒体层不应该受到影响。在pta影响区，控制4周时的血管壁反应可能是内膜增厚和内侧层改变的迹象。在接下来的一段时间内，内膜的反应会逐渐减弱。我们在4周时记录了最高的厚度和面积测量值。在第10周时，厚度和面积比第一次和第二次测量都要小一些。在这项研究中，一个潜在的误差来源是ta -balloon的位置。通过PTA会议的x线片和MRI检查序列的图像，有可能将球囊的位置与腰椎椎体相关联图1（a）和图1（b）。气球, mm, would affect the vessel wall in at least 10 MRI slices. By selecting six of the slices located in the middle of the part of the aorta corresponding to the balloon location, we assume that the studied slices represent PTA-affected vessel and may be compared with six slices surely proximal to the lesion. It is not clear to what extent motion artifacts from respiration affect the results and whether there are ways of reducing this.

我们的方法的一个限制是它不能内膜和中膜中的血管壁，其可通过超声进行区分[27，29]。然而，当需要关于总壁厚的效果唯一信息，所提出的方法似乎是一个有吸引力的替代组织病理学研究，作为相同的个体可以随时间跟踪，从而产生更好的统计功率对于给定样本大小和需要数量较少的科目。

总之，建议体内方法可以检测初始血管壁的量改变后的PTA。在未来的研究中，这将是有趣的，遵循数量较多的动物，因此一共更高的测量，对于较长时间，并进行相应的组织病理学分析。最终的目标是建立一个体内该方法可用于临床测量血管壁厚度/面积，并能提供血管壁的形态学信息。

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