心肌血流灌注（精选八篇）
心肌血流灌注 篇1
关键词：银杏酮酯,缺血再灌注损伤,心功能,大鼠
银杏酮酯 (GBE50) 是国内少有的拥有自主知识产权核心技术的重要中药产品, 其主要成分为银杏黄酮和银杏内酣。GBE50中的主成分总黄酮被证实为一类广谱的自由基清除剂, 其另一主要成分内酯类的药效主要为拮抗血小板激活因子 (PAF) , 其他成分如白果酸及其类似物则为过氧化物酶体增殖蛋白激活性受体γ (PPARγ) 的部分激动剂, 提示了银杏叶提取物可通过抗氧化、减少炎症反应介质等方面来治疗心肌缺血再灌注损伤。
1 材料与方法
1.1 材料
健康雄性SD大鼠32只, 体重180 g～200 g, 清洁级, 由浙江省学科学院实验室中心提供。银杏酮酯, 商品名为银杏速通, 由山西千汇药业出品, 批准文号:国药准字Z20050220。722E型可见分光光度计, HSS-1 (B) 型超级恒温水浴箱, RM6240计算机生物信号记录分析仪等。超氧化物歧化酶 (SOD) 、乳酸脱氢酶 (LDH) 试剂盒购自南京建成生物有限公司。其他试剂均为国产分析纯试剂。K-H液成分:NaCl 6.89 g/L, KCl 0.35 g/L, MgSO4 0.144 g/L, KH2PO4 0.163 g/L, NaHCO3 2.1 g/L, 葡萄糖1.982 g/L, CaCl2 0.139 g/L。
1.2 实验方法
1.2.1 分组
将动物随机分为4组, 每组8只, 模型组:空白K-H液灌流, GBE50低、中、高剂量组:K-H液中分别加入 GBE50 12.5 mg/L、25 mg/L、50 mg/L。
1.2.2 离体大鼠心脏灌注模型的建立
大鼠击昏后开胸, 迅速取出心脏并浸入4 ℃的K-H液中, 主动脉修剪及轻挤心脏排尽心腔余血后立即将心脏悬挂于Langendorff灌流装置上。用恒温循环器预先恒温到37 ℃、95%O2+5%CO2混合气平衡20 min的空白K-H液, 剪开肺动脉根部以利冠脉回流通畅。离体心脏进行主动脉逆向灌流 (恒温37 ℃、恒压8.33 kPa) 。左心房剪一小口, 将自制的小乳胶水囊通过房室瓣插入左心室, 水囊通过压力换能器连接至RM6240生物信号采集处理系统, 实时采集和记录室内压 (LVP) 的变化。各组均平衡灌注30 min空白K-H液, 停灌造成全心缺氧30 min, 再恢复空白K-H液 (或加药K-H液) 灌流40 min。
1.2.3 观察指标
1.2.3.1 血流动力学指标
于停灌前, 再灌5 min、10 min、20 min、40 min各时间段分别选取一段LVP曲线 (持续时间3 s) , 测量心率 (HR) 、左心室收缩峰压平均值 (mLVSP) 、左心室等容收缩和舒张期压力平均值 (±dp/dtmax) 。
1.2.3.2 冠脉流量
于停灌前和再灌5 min、10 min、20 min、40 min分别用试管接取冠脉流出液1 min, 记录冠脉流量。
1.2.3.3 冠脉流量的SOD、LDH含量
于再灌10 min用试管接取冠脉流出液2 mL, 测定再灌10 min时冠脉流出液中SOD、LDH的含量。
1.3 统计学处理
数据用均数±标准差
2 结 果
2.1 GBE50对心脏再灌注时mLVSP的影响 (见表1)
2.2 GBE50对心脏再灌注时心率的影响 (见表2)
与模型组相比, 低剂量10 min、40 min能使心率显著加快 (P<0.05或P<0.01) ;高剂量10 min、20 min、40 min, 低剂量5 min、20 min能使心率显著减慢 (P<0.05或P<0.01) 。
2.3 GBE50对心脏再灌注时+dp/dtmax的影响 (见表3)
2.4 GBE50对心脏再灌注时-dp/dtmax的影响 (见表4)
与模型组相比, 三种浓度GBE50组在第5 min、20 min均能使-dp/dtmax绝对值升高, 其中中剂量第5 min、高剂量第5 min显著升高 (P<0.01) 。
2.5 GBE50对心脏再灌注时冠脉流量的影响 (见表5)
与模型组相比, 中剂量组在第10 min、20 min、40 min能使冠脉流量增多, 其中以第10 min显著 (P<0.01) 。
2.6 GBE50对心脏再灌注10
min时冠脉流量的SOD、LDH含量的影响 与模型组相比, 三种不同浓度的GBE50组均能使SOD显著升高 (P<0.01) , 且呈一定的剂量依赖性;中剂量和高剂量的GBE50组能使LDH显著降低 (P<0.01) 。详见表6。
3 讨 论
心肌缺血再灌注 (ischemia reperfusion, IR) 损伤是指缺血心肌在恢复血液再灌注后, 功能代谢障碍及结构破坏反而加重的现象。心肌缺血再灌注导致的心肌可逆性或不可逆性损伤均造成心肌舒缩功能降低, 表现为持久的心输出量减少, 心室内压最大变化速率降低, 再灌性心律失常、心肌内酶的外漏和冠脉流量减少等[1]。关于心肌缺血再灌注损伤的发生机制还没有完全清楚, 比较公认的有:钙超载, 氧自由基和活化的中性粒细胞的作用[2]。氧自由基在缺血再灌注介导组织损伤过程中起着十分重要的作用, 不仅能够直接诱导细胞的氧化损伤而且通过激活一系列的途径导致组织损伤。Pietri等[3]的临床研究亦提示, 心肌缺血再灌注过程中自由基的产生可延缓心肌功能及代谢的恢复。郭潇等[4]观察银杏达莫对再灌注损伤心肌丙二醛 (MDA) 和血清一氧化氮 (NO) 含量的影响。再灌注时, 大量自由基爆发性产生使心肌不饱和脂肪酸和磷脂过氧化反应加剧, MDA大量产生, 导致血管内皮细胞功能障碍。
银杏叶系活血化瘀中药, 从银杏叶中提取的有效药用成分的化合物主要为总黄酮类及银杏内酯等, 简称为银杏叶提取物。Liebgott等[5]报道, 银杏叶提取物的两种主要成分黄酮苷类和萜烯内酯能协同清除氧自由基, 防止氧自由基产生过氧化损伤, 因而对心肌缺血再灌注损伤有保护作用。高治平[6]提出银杏叶提取物能有效降低血中膜脂质生成的过氧化产物MDA的含量 (P<0.01) , 显著升高内源性氧自由基清除剂SOD含量 (P<0.01) , 从而减轻了氧自由基对心肌的损伤。本实验主要观察了GBE50对离体心肌缺血再灌注损伤模型大鼠的冠脉流量、mLVSP、±dp/dtmax、心率的变化以及对冠脉流出液中SOD、LDH的变化, 实验结果表明GBE50能够升高冠脉流量, 增加心肌供氧量;升高mLVSP、±dp/dtmax, 说明GBE50能够增强心肌收缩力, 改善心功能。与此同时, 与模型组相比, 冠脉流出液中SOD活性显著升高 (P<0.01) , 心肌释放酶LDH含量显著减少 (P<0.01) , 说明GBE50能够通过抗氧化作用来减轻心肌细胞的缺血再灌注损伤。
综上所述, GBE50可通过扩张冠脉、增强心肌收缩力对离体心脏缺血再灌注损伤起保护作用, 其作用可能与GBE50能够提高SOD酶活性, 清除再灌注损伤中产生的氧自由基, 减轻心肌细胞过氧化损伤有关。
参考文献
[1]梁日欣, 肖永庆, 高伟, 等.川芎内酯A预处理对大鼠离体心脏缺血再灌注损伤的保护作用[J].中药药理与临床, 2004, 20 (6) :1-3.
[2]Menger MD, Vollmar B.Role of microcirculation in transplantation[J].Microcirculation, 2000, 7 (5) :291-306.
[3]Pietri S, Seguin JR.Ginkgo biloba extract (EGb 761) pretreatmentlimits free radic-induced oxidative stress in patients undergoingcoronary bypas surgery[J].Cardiovasc Drugs Ther, 1997, 11 (2) :l21.
[4]郭潇, 王莉, 陆艳, 等.银杏达莫对兔心肌缺血再灌注诱导内皮细胞损伤的影响及机制[J].时珍国医国药, 2008, 19 (5) :F003-F004.
[5]Liebgott T, Miollan M, Berchadsky Y, et al.Complementary cardio-protective effects of flavonoid metabolites and terpenoid constitu-ents of Ginkgo biloba extract (EGb 761) during ischemia and reper-fusion[J].Basic Res Cardiol, 2000, 95 (5) :368-377.
心肌血流灌注 篇2
关键词 急性心肌梗死 重组链激酶 再灌注心律失常
资料与方法
对象：2000年4月~2006年12月在我院CCU病房住院的急性心肌梗死175例，均符合WHO规定的AMI诊断标准[1]。并符合下列条件：①剧烈胸痛时间≥30分钟且应用硝酸甘油不缓解；②心电图相邻2个或2个以上导联ST段抬高≥0.1mV(胸导>0.2mV)；③发病时间<12小时；④无溶栓绝对禁忌证；⑤年龄≤70岁。AMI溶栓的适应证与禁忌证参照1991年中华心血管杂志编委会制定的方案[2]。175例患者中，男117例，女58例，年龄42~70岁，平均54.8±6.2岁。其中前间壁心肌梗死60例，广泛前壁心肌梗死21例，下壁及右室心肌梗死28例，下壁、右室、正后壁心肌梗死21例，下壁心肌梗死35例，前侧壁心肌梗死10例。
溶栓方法：采用静脉溶栓，距离发病时间3~12小时。溶栓前咀嚼阿司匹林300mg，将150万U重组链激酶加入5%葡萄糖注射液100ml中，于60分钟内滴完。随后给予AMI一般治疗。本组病例均采用动态心电监测仪及心电图共同监测。
临床判定再通标准：采用1996年中华医学会全国心血管学术会议的临床冠脉再通指标[3]：①胸痛2小时内减轻50%以上；②ST段在2小时内下降50%以上；③溶栓后2小时内出现再灌注心律失常；④血清肌酸磷酸激酶(CK)或心肌肌酸磷酸激酶同工酶(CK-MB)峰值分别提前至16小时或14小时.。以上4项中2项阳性判为再通，①﹢③除外。
观察指标：所有病例在CCU进行连续心电监护，溶栓开始后3小时内每30分钟记录1次18导联心电图。发病6小时起，每2小时复查CK及CK-MB至发病20小时，以后3天每天复查1次全套心肌酶谱，观察皮肤、黏膜有无出血，有无消化道、呼吸道、泌尿道出血及脑出血表现。
结 果
未通组与再通组发生再灌注心律失常的比较：175例溶栓治疗中101例符合血管再灌注标准。再通率57.7%，由表可见，在各种心律失常中，加速性室性自主心律(AIVR)除1例外均发生在再灌注组中。101例中35例发生AIVR，发生率为34.65%。一过性窦性心动过缓在再灌注组中发生率为18.81%。再灌注组中发生率显著高于未灌注组中，P<0.05。两组中频发室性早搏及非持续性室速患者，经利多卡因或胺碘酮静脉治疗后，未通组有1例死亡，再通组无死亡者，持续性室性心动过速及室颤经药物及直流电转复、除颤等治疗，两组住院死亡率未通组高于再通组(P<0.05)。采用X2检验。
再灌注心律失常与心肌梗死部位的关系见表。
加速性室性自主心律与心肌梗死部位无明确相关，本组19例(39%)一过性显著窦性心动过缓(心率<50次)全部见于下/后壁心肌梗死患者，其中11例 有一过性低血压。室性心律失常在前/侧壁及下/后壁AMI患者比较，无显著性差异。
讨 论
动物试验表明，室性心律失常与再灌注前心肌缺血持续时间有关，心律失常的发生率随缺血时间延长呈“钟形”分布，即心肌缺血时间在20~30分钟，随着缺血时间延长，再灌注心律失常发生率提高，当其达到峰值后则随缺血时间延长而下降，甚至完全不发生。此现象被认为是再灌注心律失常只发生在受损但仍存活的心肌，一旦心肌死亡，再灌注心律失常则不会发生。此外，再灌注心律失常的发生尚与再灌注的流速、堵塞血管床的大小、側支循环血流以及再灌注前心律失常的有无和严重度有关。
再灌注心律失常一般预后良好，即使为室颤及持续性室性心动过速，电转复的成功率高。本组除1例外，其余均转复成功。加速性室性自主心律及一过性窦性心动过缓多不需要特殊治疗，数分钟内即自行缓解，血压随之升高；其余心律失常在使用一般抗心律失常药物后多数可消失，但仍有致命性心律失常发生。
参考文献
1 中华医学会心脏病学分会.缺血性心脏病的命名及诊断标准. 中华内科杂志，1991，20 (4)：251-253.
2 中华心血管杂志编委会.急性心肌梗死溶栓疗法参考方案. 中华心血管病杂志，1991，19 (3)：137-139.
3 中华心血管杂志编委会.心肌梗死溶栓疗法参考方案.中华心血管病杂志，1996，24 (5)：328-329.
心肌血流灌注 篇3
1材料和方法
1.1 动物准备
实验犬10只,雌雄不拘,平均体质量15～20kg,用3%盐酸戊巴比妥按30mg/kg体重行静脉麻醉后行气管插管,呼吸机(Newport NMI-E1001, USA)辅助呼吸,实验过程中定时以3%盐酸戊巴比妥静注维持麻醉状态。分离两侧股静脉,行7F鞘管插管用于输注微泡、液体和药物;分离右侧股动脉并放置7F鞘管用于监测大动脉压力。
1.2 血压、心率监测
7F股动脉鞘管经压力连接管与液压传感器连接,并与体表心电电极一起接多导生理记录仪(Marquette,GE,USA),用以监测心率、血压(收缩、舒张和平均压)和心电图等;同时应用动脉血氧饱和度电极监测舌尖部动脉血氧饱和度,并使其保持正常生理状况。
1.3 对比超声检查
CEU采用经静脉微泡连续输注法进行,声学造影剂为全氟显(南方医科大学药学基地提供),按每1ml加生理盐水10ml进行稀释,通过左股静脉鞘管以60mL/h左右的速度输入,使肾脏均匀显影。使用Sequoia 512超声心动图仪,探头发射和接收频率分别为1.75和3.5 MHz。获满意图像后,用自制的支架固定探头,保持探头位置在整个实验过程中不变,仪器的各项参数在整个实验过程中保持不变。采用间断谐波成像技术进行CEU,逐渐增加两次触发的时间间隔(PI)依次为0～10000 ms,每个触发间隔记录4～5帧图像。全部声学造影图像存于MO盘,以备脱机分析。
1.4 CEU图像分析
应用对比超声定量软件对图像进行分析。按照组织产生的声强度(VI)的不同以及与弓型动脉的关系划分肾脏的皮质和髓质,同时注意排除弓形动脉和小叶间动脉的影响(图1)。根据造影剂在局部肾脏组织的VI与PI的函数关系: Y=A (1-e-βt),程序自动计算出局部肾脏组织的平台声强度(A): 反映局部肾脏组织的血流容积;造影剂再充填速率(β) : 反映微泡造影剂在局部肾脏组织毛细血管的流动速度,而A×β代表局部肾脏组织的血流量。
1.5 实验方案
动物准备完成后,首先在基础状态下测定血压、心率,并进行对比超声检查;然后随机给出NE,记录各实验步骤的血压、心率,并进行对比超声检查。经外周静脉分别注入3种剂量的NE(0.2、0.6、1.0g·kg-1·min-1),每个剂量输注后5 min开始进行实验。为了避免不同剂量NE的相互影响,每次NE输注完成后30 min再行下一次输注。
1.6 统计分析
所有数据用undefined表示,两组数据间的比较用t检验,多组数据间的比较用方差分析,两两比较用LSD法。相关关系用pearson相关分析。
2结果
2.1 心率和血压变化
与基础状态相比,3种剂量的NE注射均使血压明显升高(P<0.05),并随着剂量的增大血压升高更显著(P<0.05)。而心率的变化则相反: 在3种剂量NE作用下,心率均减慢,且剂量越大,心率越慢(P<0.05)。
2.2 肾皮质血流灌注
在3种剂量NE作用下,肾皮质的A值、β值和A×β值与基础状态相比均明显减少(P<0.05),且随剂量的增加而减少更加显著(P<0.05;表1)。3种剂量NE作用下,肾皮质的A值或β值与A×β值之间均有良好的相关关系(r=0.83,0.71;图2,3)。
2.3 肾髓质血流灌注
在3种剂量NE作用时,肾髓质血流灌注各参数(A值、β值和A×β值)与基础状态时相应的各参数比较无显著差异(P>0.05);在低、中、高剂量NE作用下,肾髓质血流容积(A值)、毛细血管的红细胞流速(β值)及血流量(A×β值)对比基础状态下均未见明显变化(表2)。
2.4 肾皮质/肾髓质血流灌注比值
在不同剂量NE作用时肾皮质/肾髓质A值与β值的比值均较基础状态时明显减小(P<0.05)。
3讨论
3.1 NE与肾皮质血流灌注
本实验结果显示: 在不同剂量NE作用下肾皮质血流灌注呈剂量依赖性减小。一般认为,NE引起肾皮质血流量减少主要是由于对肾血管的强收缩作用所致,离体动物实验显示NE可使肾小叶间动脉、入球和出球小动脉明显收缩。然而,研究显示: 在连续注射NE时,平均动脉压升高引起交感神经张力减低,可出现肾血管“逃逸”现象而使肾血流减少程度减轻或恢复。本实验结果提示: 可能由于观察时间较短,NE的作用主要表现为肾血管的收缩作用和毛细血管的关闭,而尚未出现明显的肾血管“逃逸”现象,导致不同剂量NE作用下肾皮质血流灌注呈剂量依赖性减小。NE作用时肾皮质A值和β值的变化与肾皮质血流量(A×β值)的变化相似。相关分析显示: 不同剂量NE作用下,肾皮质的A值或β值与A×β值之间均有良好的正相关关系(r=0.83,0.71)。表明在NE作用下肾脏皮质血流量随剂量的增大而减少,这种变化是毛细血管容积和血流速度的同时减少所致。究其原因,可能是在NE作用下,肾脏毛细血管开放的数目减少即毛细血管的“功能性关闭”(Derecruitment),导致毛细血管血流容积的减少。毛细血管本身无舒缩功能,其开放和关闭受毛细血管网前后压力的调节,而肾小球和毛细血管网内滤过压的维持是其调节机制的“核心”目标。NE作用下肾皮质血流减少,肾皮质微小动脉收缩使入球小动脉和毛细血管前压力降低,当这种降低不足以通过出球小动脉和毛细血管后压力的增高来代偿,以保持肾小球和毛细血管网内的滤过压在正常生理范围(以维持肾脏正常的生理功能)时,必须通过毛细血管开放的数目减少或“功能性关闭”来维持肾小球和毛细血管网内的滤过压。而血流速度的减慢则与去甲肾上腺素引起的入球小动脉收缩导致毛细血管前压力降低有关。
3.2 NE与肾髓质血流灌注
在3种剂量NE作用时,肾髓质血流灌注各参数(A值、β值和A×β值)与基础状态时相应的各参数比较无显著差异(P>0.05);而各参数的肾皮质/肾髓质比值均较基础状态时明显减少(P<0.05),且NE剂量越大此比值越小(P<0.05)。表明3种剂量NE作用时,肾皮质血流灌注呈剂量依赖性降低而肾髓质血流灌注无明显变化。这与Oliver[6]等的研究结果相似。NE对髓质的血流影响少,原因可能与连续的NE注射时,平均动脉压升高引起的交感神经张力减低,可出现肾髓质血管“逃逸”现象,以及α2受体介导的髓质一氧化氮(NO)释放增多引起肾髓质血管舒张有关。
3.3 NE与肾脏血流灌注的临床意义
Theilmeier[7]认为,尽管NE可诱发血管床血管收缩,使肾脏血流灌注减少,但在诸如败血症等引起的血管舒张状态下,使用NE可提高肾小球滤过率(GFR)和尿量,并避免过度扩容维持血压所引起的脏器功能恢复延迟。血管过度舒张状态时,在积极体液复苏和增加心排出量后使用NE具有合理的适应征。本实验结果显示,正常犬在不同剂量NE作用下肾皮质血流灌注呈剂量依赖性减小,肾髓质血流灌注则无明显改变。而肾皮质血供占整个肾脏血供的94%,肾髓质血供仅占6%。所以提示: 临床上使用NE维持血管过度舒张状态下患者的血压时仍需谨慎,应首先保证足够的血容量和心排出量,并严密监测肾脏的血流灌注情况及肾功能。
摘要：目的:应用对比超声评价去甲肾上腺素(NE)对肾脏血流灌注的影响。材料和方法:分别在基础状态及0.2、0.6、1.0g·kg-1·min-1的NE作用下,对10只实验犬进行CEU检查。评价肾皮质与肾髓质的平台声强度(A),造影剂再充填速率(β)和A×β。结果:在3种剂量NE作用下,肾皮质的各参数(A值、β值、A×β值和肾皮质/肾髓质比值)较基础状态时均明显减少(P<0.05),剂量越大减少越明显(P<0.05),肾皮质的A值或β值与A×β值呈正相关(r=0.83,0.71);肾髓质的各参数与基础状态时相应的各参数比较无显著差异(P>0.05)。结论:在NE作用下,肾皮质血流灌注随剂量的增加而减少;而肾髓质血流灌注无明显变化。
关键词：肾脏血流,去甲肾上腺素,对比超声
参考文献
[1]Endoh M,Hori M.Acute heart failure:inotropic agents and their clini-cal uses.Expert Opin Pharmacother,2006,7(16):2179
[2] Ogata J, Minami K, Segawa K, et al. A forskolin derivative, colforsin daropate hydrochloride, inhibits the decrease in cortical renal blood flow induced by noradrenaline or angiotensin II in anesthetized rats. Nephron Physiol. 2004, 96(2): 59
[3] Di Giantomasso D, Morimatsu H, May CN, et al. Increasing renal blood flow: Low-dose dopamine or medium-dose norepinephrine. Chest, 2004, 125(6): 2260
[4]Wei K,Le E,Bin JP,et al.Quantification of renal blood flowwith con-trast-enhanced ultrasound.J Am Coll Cardiol.2001,37(4):1135
[5]Szentivanyi MJr,Zou AP,Maeda CY,et al.Increase in renal medullary nitric oxide synthase activity protects from norepinephrine-induced hyper-tension.Hypertension.2000,35(1Pt2):418
[6]Oliver JJ,Rajapakse NW,Evans RG.Effects of indomethacin on re-sponses of regional kidney perfusion to vasoactive agents in rabbits.Clin Exp Pharmacol Physiol.2002,29(10):873
心肌血流灌注 篇4
重症脓毒症是继发于感染的急性器官功能障碍, 是威胁人类健康的重要疾病, 在重症脓毒症发生的最初几个小时内得到及时和适当的治疗, 可明显改善病情[1]。研究证实在脓毒症患者中, 微循环的改善决定患者的病况, 因此治疗脓毒症的关键即改善微循环[2]。侧流暗场 (Sidestream Dark Field, SDF) 成像技术的问世, 实现了无创、无毒、相对廉价的微循环可视化视频监测[3]。SDF对舌下粘膜微循环的监测在脓毒症患者的早期诊断中很敏感, 临床研究证实脓毒症患者微循环血管密度下降, 小血管灌注比例下降, 在死亡患者中这种病理变化更为明显。
功能性毛细血管密度 (Functional Capillary Density, FCD) 能够有效反映微血管灌注情况, 因而常用于微循环血流灌注评价[4]。FCD定义为功能性毛细血管区域与成像视野范围的比值, 因此对功能性毛细血管进行有效分割是准确计算FCD的前提。
目前微循环领域的血管分割方法主要针对高质量的视网膜图像, 但是同样的方法应用于低对比度的舌下微循环图像中, 准确度会大幅下降。针对SDF图像分析, Dobbe等人研发了一款商业软件AVA (Automated Vascular Analysis) , 能够实现半自动、高精度的血管密度分析, 虽然该软件得到了广泛应用, 但该方法耗时长并且需要大量人工交互, 因此无法适用于微循环的实时分析[5]。本文提出了一种快速、准确且易于实现的舌下微循环血管的自动化分割算法, 并根据分割结果计算FCD, 实现舌下微循环血流灌注的自动化评价。
1 方法
舌下微循环血流灌注自动评价方法主要包括:预处理、阈值分割和后处理三部分。
1.1 预处理
舌下微循环血管图像通常对比度低, 血管图像灰度动态范围小, 在临床采集过程中, 由于呼吸、心跳常造成图像抖动和模糊, 因此预处理工作是必不可少的步骤。预处理通常包含一系列操作来改善图像的质量, 增强血管与背景的对比度。文中图像预处理操作主要包括:抖动矫正、匹配滤波、限制对比度自适应直方图均衡化及中值滤波。
通过抖动矫正而获得稳定的视频序列对于后续研究有着重要的作用, 通常采用的图像配准方法包括互相关方法, 交互信息方法以及一些在医学图像配准中常用的鲍威尔方法, 梯度下降法, 单纯形法等[6]。经过抖动矫正后, 对每5帧图像进行加权计算得到一幅平均图像。
匹配滤波器用于增强血管区域特征。匹配滤波器的形状必须和目标信号类似, 由于血管横截面的分布是关于血管中心线对称的, 并且血管在一定长度内直径和方向都是确定的, 因此可以选取高斯滤波器作为匹配血管模型的滤波器。如果滤波器的方向与血管方向一致时, 则产生峰值响应, 而舌下微循环血管形态复杂, 方向不定, 因此需要对高斯滤波器进行旋转, 以检测不同方向的血管, 对于每个像素点, 只保留各个方向上响应的最大值[7]。
使用限制对比度自适应直方图均衡化 (Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE) , 重新分布亮度来改变图像对比度, 从而进一步降低背景噪声的影响以及增强血管边缘对比度。在CLAHE之后进行中值滤波, 一方面能较好地去除噪声 (尤其是椒盐噪声) , 同时能够较好地保持目标图像的细节, 对图像进行平滑。
1.2 阈值分割
通过阈值法得到血管与背景分离的初始结果, 并用于后续处理。阈值法是图像分割中的一种十分重要的方法, 常用的阈值分割算法有最大熵法, 最大类间方差法等[8]。由于SDF图像中, 背景灰度分布不均匀性以及血管区域灰度的多变性, 全局阈值法往往不能兼顾图像中各个区域的实际情况, 分割后易出现块状现状, 导致分割失效。为此, 文中选择自适应局部阈值法进行图像的初次分割, 自适应局部阈值法基于图像信息度量将图像分成可变尺寸的窗口, 选择局部阈值对子图像进行阈值分割[9]。
将图像转化为具有k个大小最大灰度分布的灰度值的图像时, 所需调整灰度级的最小像素数定义为该图像的归一化图像信息度量 (Normalized Picture Information Measure, NPIM) 。对于图像函数f (x, y) , 其归一化的直方图为:g (i) =h (i) /N (f) , (i=0, 1, ..., L-1) , 其中h (i) 为图像的直方图取值, N (f) 为像素总数, L为灰度级数。定义g' (i) 为图像灰度的频率, 使图像灰度的频率按由小到大重新排序g' (0) ≤g' (1) ≤...≤g' (L-2) ≤g' (L-1) :, 于是图像f (x, y) 的归一化图像信息度量为:
通过实验选择合适的截断值, 用于自适应调整子图像的尺寸, 保证每个分割的子图像中都包含背景以及血管。
在一幅尺度为M×N, 灰度级L为的灰度f (x, y) 图像中, g (x, y) 为f (x, y) 在每个对应点 (x, y) 的k×k邻域灰度均值图像, 定义k (i, j) 为同时使f (x, y) =i, g (x, y) =j的像素点对数。假设分割阈值适量为 (s, t) , 则灰度-邻域灰度均值直方图被分为四块。由于图像中背景以及目标所占比例最大, 灰度及邻域灰度均值相差不大, 因此将沿对角线分布的区域分布视为背景B以及目标O。因此, 应该在B区以及O区根据点灰度-邻域灰度均值二维最大熵法确定最佳阈值, 使代表背景以及目标的信息量最大[10]。
背景B区以及目标O区的熵分别为:
其中,
则整体熵判别函数为:
根据最大熵原则, 使H取最大值的 (s*, t*) 为最佳阈值。
在进行阈值分割前, 首先将图像分成Q×R的子图像, 并计算子图像的NPIM, 如果NPIM>δ (其中δ为通过实验选择的最佳值) , 则子图像采用上述熵阈值分割法进行阈值分割, 否则调整子图像的尺度。对整幅图像的每个子图像重复上述阈值分割, 最终得到二值图像, 毛细血管为黑色像素, 背景为白色像素。
1.3 后处理
尽管在预处理步骤中, 能够有效去除噪声, 但是经过阈值分割后的图像包含许多分散的斑块伪影。为此, 在后处理环节中通过形态学操作降低斑块伪影的干扰, 主要操作包括:连通域分析及基于连通域的区域生长[11]。
经过初次阈值分割后的二值图像f中, f (x, y) =0的黑色像素表示毛细血管, f (x, y) =255的白色像素表示背景。连通域分析的步骤如下:
(1) 初始化, 令起始标号值k为1, 存储数组M清空;
(2) 对图像从左到右、从上到下进行扫描, 若为背景点则继续扫描, 重复 (2) ;一旦遇到血管点, 则加入M中, 执行 (3) ;若整幅图像扫描完毕, 则执行 (5) ;
(3) 得到M中的第一个元素 (x', y') , 置, f (x', y') =K, 并将其从M中移除, 搜索 (x', y') 的四邻域点, 一旦遇到血管点, 则加入M中, 并置其灰度值为K。判断M是否为空, 若不为空, 则重复 (3) ;否则执行 (4) ;
(4) 此时视为已经完成一个连通域的搜索, 并且该连通域的灰度值均为K。K=K+1, 并且将M清空, 执行 (2) ;
(5) 根据实验得到阈值T, 对于所有检测到的连通域, 若连通域内的像素点数小于T, 则认为是阈值分割产生的伪影, 并置其灰度值为255;否则认为是真实存在的血管, 并置其灰度值为0。
经过连通域分析后的图像中, 虽然去除了斑块伪影的影响, 但是却误删了许多血管片段, 并且可能出现血管不连续的情况。为此, 在连通域分析后的图像中, 将片段血管的端点保存起来, 生成种子点队列, 作为后面区域生长的种子点。
在进行区域生长时, 需要参考预处理后尚未进行阈值分割的图像Ir。为了降低算法计算量, 只搜索经过连通域分析后的图像中Ia的背景中可能存在的血管像素点。由于在舌下微循环血管图像中, 大小血管的灰度值有一定的差距, 如果使用统一判定阈值则效果并不理想, 因此取当前种子点i所在连通域区域中的像素点在Ir中的灰度均值ζ (i) 作为区域生长的阈值, 很好地利用了图像的局部灰度信息, 有利于最终的生长效果。对于每个种子点, 搜索其八邻域内的像素点, 若存在像素点 (x", y") 满足条件:Ia (x", y") =255且│Ir (x", y") -ζ (i) │≤ε, 其中ε为判定误差, 则将该像素点加入种子点队列, 重复上述步骤, 直到种子点队列中不再新增像素。
经过后处理环节, 既能有效去除噪声点, 又能连接不连续的血管片段, 从而得到舌下微循环血管图像的最终分割结果, FCD的值为分割出的血管区域与整幅图像区域的比值。
2 结果与讨论
实验采用手持SDF成像设备 (MicroScan, Microvision Medical) 实际采集了8组舌下微循环血管数据。图1 (a) 为其中一组原始采集图像;图1 (b) 为经过预处理后的结果, 图像中血管部分明显增强;图1 (c) 为阈值分割后的结果, 图像中可以得到大致的血管区域, 但却包含许多分散的斑块伪影;图1 (d) 为后处理的结果, 图中伪影干扰明显得到改善, 并且断裂的血管也变得连续, 取得了良好的结果, 并且完整地保留了血管的结构网络。
为了评价本文所提出方法的分割结果, 将AVA分割的结果作为评价分割准确性的标准, 并以两个对应区域的重叠指数作为分割结果的评价指标。重叠指数定义为:
其中V1和V2是两幅需要对照的分割结果图像, V0是两幅图像的重叠区域。OM的范围在0到1之间, 0代表两幅图像之间没有重叠部分, 1代表两幅图像完全重叠。文中V1由AVA分割获得, V2则为本文方法分割结果。实验中处理的8组舌下微循环血管数据, 最终分割的平均重叠指数为0.853±0.036, 表明本文方法与AVA分割的结果在很大程度上吻合。
FCD的值为分割出的血管区域与整幅图像区域的比值, 表1显示了分别使用AVA以及本文方法测量的FCD结果与相对误差, 结果显示本文方法与AVA的测量结果吻合度高于92%。在处理速度上, 通常AVA计算一组实验数据所用时间平均为 (15~20) min, 并且操作人员的熟练程度将直接影响计算结果, 而本文方法的自动化算法计算一组实验数据所用的时间平均为 (30~50) s, 很大程度上加快了计算速度并且减轻了人工负担。因此本文提出的舌下微循环血流灌注自动评价方法是准确可行的, 具有较强的临床应用价值。
3 总结与展望
本文提出了一种基于视频的舌下微循环血流灌注自动评价方法, 可以快速、准确且自动地完成血管分割, 且基于分割结果计算的FCD与AVA的测量结果吻合度高于92%, 能够替代原来耗时费力的半自动测量方法, 并帮助科研人员进行后续临床研究。
本文接下来将在以下两个方面继续开展工作: (1) 改进血管分割方法, 主要改进阈值分割方法, 降低初次分割结果中错误分割率; (2) 测量更多的微循环血管特征参数, 例如灌注血管密度 (Perfused Vessel Density, PVD) 、微血管流动参数 (Microvascular Flow Index, MFI) 等。
参考文献
[1]Levy MM, Dellinger RP, Townsend SR, et al.The Surviving Sepsis Campaign:results of an international guideline-based performance improvement program targeting severe sepsis[J].Intensive Car Med, 2010, 36 (2) :222-231.
[2]Trzeciak S, McCoy JV, Dellinger RP, et al.Early increases in microcirculatory perfusion during protocol-directed resuscitation are associated with reduced multi-organ failure at 24 h in patients with sepsis[J].Intensive Car Med, 2008, 34 (12) :2210-2217.
[3]Goedhart PT, Khalilzada M, Bezemer R, et al.Sidestream Dark Field (SDF) imaging:a novel stroboscopic LED ring-based imaging modality for clinical assessment of the microcirculation[J].Optics Exp, 2007, 15 (23) :15101-15114.
[4]Demir SU, Hakimzadeh R, Hargraves RH, et al.An automated method for analysis of microcirculation videos for accurate assessment of tissue perfusion[J].BMC Med Imag, 2012, 12 (1) :37.
[5]Dobbe JGG, Streekstra GJ, Atasever B, et al.Measurement of functional microcirculatory geometry and velocity distributions using automated image analysis[J].Med Biol Eng Comput, 2008, 46 (7) :659-670.
[6]Damas S, Cordón O, Santamari a J.Medical image registration using evolutionary computation:An experimental survey[J].IEEE Comput Intell Mag, 2011, 6 (4) :26-42.
[7]Zhang B, Zhang L, Zhang L, et al.Retinal vessel extraction by matched fi lter with fi rst-order derivative of Gaussian[J].Computers in biology and medicine, 2010, 40 (4) :438-445.
[8]许修, 郑彩仙, 王成, 等.基于血管增强滤波的脑部静脉分割新方法[J].中国医疗器械杂志, 2013, 37 (4) :240-243.
[9]Mirshahi N, Demir S, Ward K, et al.An adaptive entropic thresholding technique for image processing and diagnostic analysis of microcirculation videos[J].Int J Advanc Life Sci, 2011, 2 (3 and 4) :133-142.
[10]张新明, 郑延斌.二维直方图准分的Tsallis熵阈值分割及其快速实现[J].仪器仪表学报, 2011, 32 (8) :1796-1802.
心肌血流灌注 篇5
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取本院2008—2012年收治的898例子宫肌瘤患者进行观察, 均经B超诊断后确诊为子宫肌瘤, 同时选取同时期体检健康的女性志愿者898例作为正常对照组。其中子宫肌瘤患者年龄22~50岁, 平均34岁;肌瘤发生部位:肌壁间肌瘤者271例, 浆膜下肌瘤者219例, 黏膜下肌瘤者212例, 子宫颈肌瘤者196例;肌瘤个数:单发者412例, 多发者486例;肌瘤大小5.7~11.2cm, 平均7.5cm;患者病程3个月~11年, 平均4.2年。健康志愿者年龄23~51岁, 平均35岁。患者入组前均已详细阅读并签署知情同意书。
1.2 临床表现
部分患者无明显症状仅于检查时偶然被发现。而其余患者由于肌瘤部位、大小、生长速度和肌瘤有无变性等原因呈现不同临床表现。其中月经改变为最常见症状, 多表现为月经周期的改变、经量增加或是不规则的阴道出血等;部分患者表现为腹部疼痛, 当发生浆膜下肌瘤蒂扭转或是急性腹痛肌瘤红色变性时会出现剧烈的腹痛伴发热;另有部分患者有白带增多和/或伴有大量脓血性分泌物及腐肉样组织排出伴恶臭;患者体检时会扪及腹部肿块伴有下腹坠胀感;当肌瘤过大或由于其生长部位的原因患者还会出现压迫症状。
1.3 检测方法
彩色多普勒超声诊断仪探头频率设置为3.5MHz, 采用腹部探头测量子宫肌瘤周边及内部血流情况和子宫动脉血流情况。选用二维超声清晰显示子宫肌瘤, 取横断位血流最丰富的层面检测并判定血供情况, 其中血供贫乏显示为周边有血流而内部无血流, 而血供丰富显示为周边及内部均有血流。同时采用能量图对子宫肌层和肌瘤的血流情况进行半定量测定, 分别以丰富、一般丰富、稀少和无血流表示, 丰富:较多量的动静脉血流信号;一般丰富:有少量的血流信号缺损区;稀少:极少量的稀疏的或呈量点状血流信号及较多量的血流信号缺损区;无血流:未见血流信号。血供丰富率为丰富率与一般丰富率之和。在进行检查时应尽量减少探头易动频率, 同时将探头固定在靶区域病灶的血流处, 叮嘱患者屏住呼吸, 以减少闪烁干扰。
1.4 观察指标
通过观察患者子宫肌瘤的血供情况, 肌瘤血供丰富者和血供贫乏者的收缩期峰值流速 (PSV) 、舒张期峰值流速 (EDV) 、平均血流速度 (Vm) 、血流量 (BFV) 、搏动指数 (PI) 、阻力指数 (RI) 等来观察子宫肌瘤患者血流灌注情况。通过比较子宫肌瘤患者和健康志愿者子宫动脉血流动力学情况观察子宫肌瘤患者血流灌注情况。
1.5 统计学方法
选用SPSS 13.0软件进行统计学处理, 计量资料采用t检验;计数资料采用χ2检验。肌瘤大小与肌瘤血供情况进行相关性分析, 以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 子宫肌瘤不同类型和大小的血供情况
结果显示不同类型肌瘤血供丰富程度不同, 差异有统计学意义 (P<0.05, 见表1) , 其中以肌壁间肌瘤血供最为丰富。子宫肌瘤大小与肌瘤血供情况进行相关性比较, 两者呈正相关 (r=0.52, P<0.05) 。
2.2 血供丰富者和血供贫乏者的血流动力学指标比较
血供丰富者和血供贫乏者PSV、EDV、Vm、BFV、PI、RI比较, 差异均有统计学意义 (P<0.05, 见表2) 。
2.3 子宫动脉内血流动力学指标变化情况
两组PSV、EDV、Vm、BFV、PI、RI比较, 差异均有统计学意义 (P<0.05, 见表3) 。
3 讨论
发生子宫肌瘤时, 体内的雌激素会增进子宫的血液运行, 子宫血供增加, 并随着肌瘤生长其周围的血管也会不断增粗变大[2]。而切断肌瘤的血液供应能阻断雌激素经血流进入到肌瘤内, 使得肌瘤内雌激素水平下降, 进而引起肌瘤萎缩, 待肌瘤缩小后, 患者的临床症状即可得到改善, 同时部分肌瘤患者的压迫症状也会得到改善甚至消失。此外, 当子宫的血供减少后, 子宫内膜生长受抑制, 月经量减少, 经期逐渐恢复正常, 贫血症状也会逐渐得到恢复和改善。因此子宫肌瘤的血运情况对疾病的发生和发展有着重要意义。随着医疗辅助技术的不断发展, 彩色多普勒超声技术已经成为十分成熟的诊断手段。在子宫肌瘤中子宫动脉是其主要的供血血管, 在超声下显示为肌瘤周围的血流信号呈现短条状或是半环状[3]。本研究结果显示, 肌壁间肌瘤血供较浆膜下、黏膜下肌瘤和子宫颈肌瘤血供丰富, 随着肌瘤的不断增大其血流供应也逐渐丰富, 且血供丰富者血流动力学情况均高于血供贫乏者, 有统计学差异。子宫肌瘤患者中子宫动脉血流动力学情况均高于健康志愿者, 有统计学差异。这些均表明不同类型和不同大小的肌瘤血液供应情况不同, 其中血供丰富者血流动力学情况高于血供贫乏者。而且子宫动脉血流动力学情况也高于健康者。
摘要：目的 探讨应用彩色多普勒超声评价子宫肌瘤血流灌注特征的效果。方法 选取本院2008—2012年收治的898例子宫肌瘤患者和898例同时期体检健康志愿者进行观察, 总结子宫肌瘤患者血流灌注特征。结果 肌壁间肌瘤血供较浆膜下、黏膜下肌瘤和子宫颈肌瘤血供丰富, 随着肌瘤的不断增大其血流供应也逐渐丰富, 且血供丰富者血流动力学指标均高于血供贫乏者, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。子宫肌瘤患者中子宫动脉血流动力学指标均高于健康志愿者, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。结论 应用彩色多普勒超声观察发现不同类型和不同大小的肌瘤血液供应情况不同, 其中血供丰富者血流动力学指标高于血供贫乏者, 且子宫动脉血流动力学指标也高于健康者。
关键词：超声检查, 多普勒, 彩色,平滑肌瘤
参考文献
[1] 刘萍, 陈春林, 刘丽芳, 等.子宫动脉栓塞术治疗子宫肌瘤的早期血流动力学变化[J].中国超声医学杂志, 2001, 17 (6) :470-472.
[2] 戴良图.超声引导射频治疗子宫肌瘤前后子宫血流动力学观察[J].海军医学杂志, 2004, 25 (4) :320-322.
心肌血流灌注 篇6
1 资料与方法
1.1 一般资料
本组均为清远市人民医院2014年1月至2014年8月择期行腹腔镜辅助下大肠癌根治术患者30例, 男21例, 女9例, 年龄40~68 (46.2±6.8) 岁, ASAⅠ级19例, Ⅱ级11例, 肿瘤卡氏 (KPS) 评分40~70 (56.8±11.3) 分。所有患者无明显心、肺、脑疾病, 肝肾功能检查基本正常。
1.2 麻醉方法
术前禁饮禁食8h, 禁水2h以上;鲁米那0.1g、东莨菪碱0.3mg, 手术前30分肌注。麻醉诱导:咪达唑仑0.05mg/kg, 芬太尼2~4ug/kg, 丙泊酚1~2mg/kg, 待患者意识消失后给予顺￣阿曲库铵0.2~0.3mg/kg诱导行气管插管, 气管插管后行机械通气, 呼吸频率为10~13次/分, 吸呼比1:2, 潮气量为8~10ml/kg, 氧流量为2L/min, 维持Pet CO2 35~45mm Hg。麻醉维持:术中采用七氟烷1%~3%吸入, 微量泵泵入瑞芬太尼0.05~0.2ug/ (kg·min) 、顺￣阿曲库铵1~2ug/ (kg·min) ;腹腔镜下肿瘤根治性切除结束前20min, 采用1.5%七氟烷吸入, 微量泵泵入瑞芬太尼0.05 ug/ (kg·min) 直至热灌注完成, 顺￣阿曲库铵1ug/ (kg·min) 直至热灌注完成前20min。
1.3 腹腔热灌注方法
患者行腹腔镜下肿瘤根治性切除结束后, 将顺铂70mg、生理盐水4500 ml加入腹腔热灌注化疗专用袋内预热至43℃进行腹腔热灌注化疗, 逐次续加生理盐水直至腹腔全部充满灌注液, 灌注速度为500 ml/min, 治疗时间60min。
1.4 监测
德尔格监护仪常规监测ECG、Sp O2、CVP、体温、及麻醉气体浓度;有创血压监测SBP、DBP;麻醉深度监护仪监测NTI。
1.5 观察指标
(1) 手术时间、麻醉时间、术后并发症情况; (2) 观察腹腔热灌注化疗前5min (T1) 、热灌注化疗开始 (T2) 、热灌注开始后5min (T3) 、10min (T4) 、15min (T5) 、20min (T6) 、25min (T7) 、30min (T8) 、35min (T9) 、40min (T10) 、45min (T11) 、50min (T12) 、55min (T13) 、60min (T14) 各时点鼻咽温度 (Tnose) 、心率 (HR) 、中心静脉压 (CVP) 、收缩压 (SBP) 、舒张压 (DBP) 及Narcotrend指数 (NTI) 变化情况。
1.6 统计学方法
数据处理采用SPSS19.0统计学软件, 计量资料采用±s表示, 多次测量资料采用重复测量方差分析, 两两比较采用LSD法, P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 手术情况
本组手术时间280~364 (305.9±30.6) min、麻醉时间302~412 (369±39.5) min、术后恶心7例 (23%) 、呕吐4例 (13.3%) 、躁动4例 (13.3%) ;热灌注化疗期间发生窦性心动过缓8例 (26.7%) 、窦性心动过速3例 (10%) 、室性早搏3例 (10%) 及房性早搏1例 (3.3%) 。
2.2 生命体征及NIT变化
经比较T5~T14Tnose显著高于T1 (P<0.05) , T9~T14的SBP、DBP、HR均显著高于T1 (P<0.05) ;CVP热灌注化疗开始后各时间点水平均显著高于T0 (P<0.05) , T12~T14NTI显著高于T1 (P<0.05) 。详见附表。
3 讨论
大肠癌根治术后影响其预后的主要因素之一是种植及
附表
不同热灌注化疗时间的Tnose、SBP、DBP、HR、CVP及NIT水平变化 (x±s) 复发, 大肠癌术后腹腔内复发的主要原因是癌细胞直接脱落到腹腔及手术无法切除干净的微小病灶[1]。腹腔热灌注化疗 (CHPPC) 是1988年Fujimoto等[2]在腹腔化疗的基础上, 利用热疗能增加化疗药疗效的热动力效应, 将热疗和化疗相结合, 首次利用CHPPC技术治疗胃肠道恶性肿瘤, 为胃肠道恶性肿瘤的治疗提供了新途径。术中腹腔镜辅助下CHIPC可充分应用微创外科的优势, 避免不必要的剖腹探查放置灌注管所带来的创伤, 有着很好的临床应用前景[3]。
注:与热灌注化疗前同项目比较, a:P<0.05;b:P<0.001;与其它各时间点比较, c:P<0.001
传统肿瘤细胞减灭术由于手术时间长、切口巨大、腹膜腔完全敞开常伴随着大量体液的丢失, 患者术后疼痛明显、术后恢复慢、住院时间长、并发症多, 并不符合现代微创手术观点。伴随着手术设备的不断进步, 微创手术飞跃发展, 腹腔镜辅助下大肠癌根治术在临床上获得了广泛开展。崔书中[4]认为腹腔镜辅助CHIPC治疗恶性腹水可充分应用微刨外科的优势, 对消除恶性腹水、改善患者的生活质量具有较好的临床疗效。周曙[5]研究认为腹腔热灌注化疗时全部肠管及广泛的毛细血管浸泡于温热液体中时, 大量热灌注液导致体温升高、血管扩张, 导致外周阻力和平均动脉压明显下降, 引发心率加快, 心排血量增加等血流动力学改变。巴明臣[6]应用高精度的腹腔热灌注化疗设备的结果证实:腹腔热灌注化疗前至治疗60min结束时患者的腋窝、鼓膜、直肠温度平均分别上升了0.9℃, 0.7℃和0.9℃;治疗过程中各时点血压、心率、呼吸、血氧饱和度等均在正常范围内, 治疗前及治疗过程中无明显变化。本研究发现, 采用热灌注化疗后T5~T14Tnose显著高于T1 (P<0.05) , T9~T14SBP、DBP、HR均显著高于T1 (P<0.05) ;CVP热灌注化疗开始后各时间点水平均显著高于T0 (P<0.001) , T12~T14NTI显著高于T1 (P<0.001) , 表明热灌注化疗对大肠癌根治术后患者的Tnose、SBP、DBP、CVP及NTI水平将产生一定的不利影响。有文献[7]报道鼻咽温度超过39℃, 术中需要对头部进行降温处理, 本研究中, 随着43℃热灌注化疗液进入腹腔, 鼻咽温度逐渐升高, 但均在安全范围内, 这可能与减瘤手术时间长体温在热灌注前处于低体温状态有关。CVP的增高与热灌注时腹腔内血管受压, 横膈上抬有关。SBP、DBP、HR在热灌注后期有所升高, 可能与温度逐渐升高、麻醉药物代谢加快导致麻醉深度不足有关, 与NTI变化相吻合。热灌注期间心律失常发生率较高, 可能与化疗药物吸收产生心脏毒性有关。
总之, 腹腔镜辅助下大肠癌根治术术中持续循环腹腔内热灌注化疗可引起体温轻度升高, 对血流动力学有一定的影响, 随着温度的上升, NTI指数有所增加, 在热灌注化疗期间应保持适当的麻醉深度。
参考文献
[1]Deraco M, Laterza B, Kusamura S, et a1.Updated treatment of peritoneal carcinomas:a review[J].Minerva Chir, 2007, 62 (6) :459-476.
[2]Fujimoto S, Shrestha RD, Kokubun M, et a1.Intraperitoneal hyperthermic perfusion combined with surgery effective for gastric cancer patients with peritoneal seeding[J].Ann Surg, 1988, 208 (1) :36-41.
[3]Ferron G, Gesson-Paute A, Classe JM, et a1.Feasibility of laparoseopic peritonectomy followed by intra-peritoneal chemohyperthermia:all experimental study[J].Gynecol Oncol, 2005, 99:358-361.
[4]崔书中, 巴明臣, 唐云强.腹腔镜辅助持续循环腹腔热灌注化疗治疗恶性腹水[J].中华普通外科杂志, 2010, 25 (11) :869-872.
[5]周曙, 姬梅, 于布为.腹腔内持续热灌注化疗术对呼吸、循环和生化的影响[J].中华麻醉学杂志, 1999, 19 (4) :375-379.
[6]巴明臣, 崔书中, 唐云强.腹腔热灌注化疗对患者生命体征的影响[J].中国普通外科杂志, 2010, 19 (4) :450-452.
心肌血流灌注 篇7
糖尿病是一种内分泌代谢性疾病, 通常会引起末端微循环障碍, 进而导致器官缺血, 对机体产生严重损伤。目前, 主要通过药物控制血糖以改善微循环障碍, 但是这些药物治疗方法对糖尿病微循环障碍的作用效果有限, 并存在明显的毒副作用, 且价格不菲, 因而探索更加安全有效的方法显得非常必要。
脉冲电磁场 (pulsedelectromagneticfields, PEMFs) 作为一种重要的物理因子, 在临床上的应用日益广泛[1,2], 而其对机体微循环的效应作为电磁生物学非常重要的分支, 受到各国科学家的普遍重视。由于PEMFs对微循环影响的研究才刚刚起步, 并且外加磁场的强度、频率、作用时间等因素的复杂性导致实验的可重复性差, 甚至出现互相矛盾的实验结果, 故PEMFs对微循环的生物效应还有待更多的实验加以研究。
国内外大量研究报道了15 Hz的PEMFs能够促进骨折愈合, 加速伤口愈合, 防治骨质疏松, 对心血管系统及微血管系统也有显著效果[3,4,5]。本文研究了15 Hz的PEMFs对糖尿病大鼠足底血流灌注量的作用效果, 结果表明PEMFs能够显著改善糖尿病大鼠血流灌注量下降这一病理现象, 但其确切机理还有待更多的实验来加以研究证实。
1 材料和方法
1.1 动物模型的制备
30只SD成年雄性大鼠由第四军医大学实验动物中心提供, 平均体质量为 (350±20) g。将它们饲养于动物中心的一间房子中, 温度为 (23±1) ℃, 湿度为50%~60%RH, 光照为白昼交替12 h/12 h。糖尿病模型由腹腔注射链脲佐菌素来实现, 注射剂量为45 mg/kg, 缓冲液为0.1 mol/L的柠檬酸盐溶液。链脲佐菌素注射3 d后检查糖尿病模型的合格性, 选择血糖浓度高于16.7 mmol/L的糖尿病大鼠作为标准的糖尿病模型[6], 6只大鼠因血糖过低不能作为标准的糖尿病模型。最终, 将所剩的24只大鼠分为3组 (8只/组) :正常组 (正常成年非糖尿病大鼠) 、模型组 (糖尿病大鼠, 不施加PEMFs照射) 以及实验组 (糖尿病大鼠, 施加PEMFs辐照8 h/d, 6周) 。在确认糖尿病造模成功后的第2天施加电磁场干预。
1.2 磁场发生装置
磁场发生装置由3个半径均为R、间距为a的线圈串联而成, 模型如图1所示。
线圈1和线圈3的匝数均为N, 线圈2的匝数为k N, k为比例系数。线圈串联在一起组成一个PEMFs发生装置 (GHY-III, FMMU, Xi'an, China;China Patent no.ZL02224739.4) , 其产生峰值强度为16 Gs (1 Gs=10-4T) , 频率为15 Hz的准脉冲群。
1.3 足底血流灌注量的测量
在PEMFs照射前及照射6周后分别对各分组大鼠的足底血流灌注量进行检测。检测仪器为激光多普勒血流仪, 测量部位为每只大鼠的左后足中央。
激光多普勒血流仪是一种能够实时监测组织内微循环血流灌注量的仪器[7]。从激光多普勒血流仪主机发出的激光束通过输出光纤探头, 广泛散射到被测组织中并部分被吸收, 其中一部分激光撞击到运动的血细胞后反射回来, 波长发生改变 (多普勒频移效应) , 而散射到静止组织的激光反射波长不变。波长变化的程度及频率分布与血细胞的数量和运动的速度有关, 与运动的方向无关。这些信息被接收光纤接收, 然后转换成电信号, 经过滤波、放大后再由模-数转换器转换成相对流量的数据进行显示。激光多普勒血流仪测量的主要参数为血流灌注量, 其单位为相对值 (AU) 。实验中, 血流灌注量信号的采样频率为40 Hz, 激光波长为780 nm。皮肤探头 (MP1-V2, 半径为4 mm) 放置于由双面胶固定的大鼠左侧足底中央的皮肤表面。由于激光多普勒血流仪在实验中对温度的要求较高, 因此, 本研究室内温度保持在23~25°C。
1.4 统计学处理
统计学分析使用SPSS (version 14.0, SPSS, IL, USA) 软件来完成, 所有数据均用均值±标准差 (means±SD) 来表示, P<0.05认为有统计学意义。数据分析采用单因素方差分析, 组间比较采用Bonferroni校正的成对比较。
2 结果
2.1 形态观察
正常组大鼠生活状态良好, 体质量明显增加。模型组及实验组大鼠在链脲佐菌素注射3 d后开始出现饮水量、尿量、食量明显增加的“三多”症状。随着时间的延长, 大鼠消瘦明显, 精神怠倦, 出现腹泻症状, 皮毛发黄, 无光泽。
2.2 PEMFs照射前各分组大鼠的足底血流灌注量
PEMFs照射前各分组大鼠的足底血流灌注量的均值及标准差见表1。
注:#vs正常组, *vs模型组, P<0.05
依据以上数据作出如图2所示的统计图。
注:#vs正常组, *vs模型组, P<0.05
分析以上统计表和统计图可知, 3个分组之间的初始足底血流灌注量无统计学差异 (P>0.05) 。
2.3 PEMFs照射6周后各分组大鼠的足底血流灌注量
PEMFs照射6周后各分组大鼠的足底血流灌注量的均值及标准差见表2。
依据以上数据作出如图3所示的统计图。
分析以上统计表和统计图, 我们得出以下结论:
注:#vs正常组, *vs模型组, P<0.05
注:#vs正常组, *vs模型组, P<0.05
(1) 模型组、实验组的足底血流灌注量显著低于正常组 (P<0.05) , 说明糖尿病使大鼠的足底血流灌注量显著降低。
(2) 实验组的足底血流灌注量显著高于模型组 (P<0.05) , 说明PEMFs能提高糖尿病大鼠的足底血流灌注量。
3 讨论
不同的PEMFs会产生不同的生物效应, 即电磁场生物效应存在明显的“窗口”效应, 并且“窗口”可能不止一个。关于15 Hz的PEMFs的生物效应, 国内外学者做了很多研究。Bassett等采用频率为15 Hz的PEMFs治疗骨折、骨不连患者的疗效显著[8], Yang等报道了15 Hz的PEMFs有神经保护的作用[9]。这些研究表明15 Hz很可能就是电磁场生物效应“频率窗”中的一个。
大量研究表明, PEMFs对实验动物的血流动力学有一定的影响, 然而其机理却至今难以阐明。本文推测PEMFs影响糖尿病大鼠的足底血流灌注量的主要机理如下:
(1) PEMFs有助于分泌神经性的因子[10], 特别是影响一些控制微循环的交感神经系统或者中枢神经系统的电传导活动, 进而来影响血流微循环系统的参数。
(2) 由于血浆内含铁血红蛋白、Ca2+、Mg2+、Na+等的存在, PEMFs的作用使得顺磁性的血浆在电磁场中受到电场力和洛伦兹力的作用, 上述粒子可能与血管壁相互作用, 使得血管内径增大。根据Poiseulle′s Law[11], 血管外周阻力为:
其中, L为血管长度, η为血液黏滞系数, r为血管半径。可以看出, 血管外周阻力与血管半径的四次方成反比。因而, 血管半径很小的增幅便能引起外周阻力大幅减小, 最终可能引起血流量的大幅增加。
(3) 糖尿病大鼠血糖浓度较高导致其血液黏滞系数η较高, 因而造成血管外周阻力较大。这也可能是糖尿病能引起大鼠的足底血流灌注量大幅下降的原因。
综上, 本文研究了PEMFs对糖尿病大鼠的足底血流灌注量的影响。结果表明, PEMFs照射能够缓解糖尿病大鼠的足底血流灌注量的下降。由此推知, PEMFs对相关疾病导致的微循环障碍可能有积极的治疗作用, 但其确切机理还有待更多的实验来加以研究证实。
参考文献
[1]Bassett C A.Fundamental and practical aspects of therapeutic uses of pulsed electromagnetic fields (PEMFs) [J].Critical Reviews in Biomedical Engineering, 1989, 17 (5) :451-529.
[2]Detlavs I, Dombrovska L, Klavinsh I, et al.Experimental study of the effect of electromagnetic fields'in the early stage of wound healing[J].Bioelectrochemistry and Bioenergetics, 1994, 35 (1-2) :13-17.
[3]Jing D, Shen G, Huang J, et al.Circadian rhythm affects the preventive role of pulsed electromagnetic fields on ovariectomy-induced osteoporosis in rats[J].Bone, 2010, 46 (2) :487-495.
[4]Jing D, Cai J, Shen G, et al.The preventive effects of pulsed electromagnetic fields on diabetic bone loss in streptozotocin-treated rats[J].Osteoporosis International, 2011, 22 (6) :1 885-1 895.
[5]Luo E, Shen G, Xie K, et al.Alimentary hyperlipemia of rabbits is affected by exposure to low-intensity pulsed magnetic fields[J].Bioelectromagnetics, 2007, 28 (8) :608-614.
[6]Mert T, Gunay I, Ocal I.Neurobiological effects of pulsed magnetic field on diabetes-induced neuropathy[J].Bioelectromagnetics, 2010, 31 (1) :39-47.
[7]雷涛, 申广浩, 姜茂刚, 等.小波变换在人体血流灌注信号分析中的应用[J].中国医学物理学杂志, 2012, 29 (6) :3 784-3 787.
[8]Bassett C A, Pilla A A, Pawluk R J.A non-operative salvage of surgically-resistant pseudarthroses and non-unions by pulsing electromagnetic fields:A preliminary report[J].Clinical Orthopaedics and Related Research, 1977, 124:128-143.
[9]Yang Y, Li L, Wang Y G, et al.Acute neuroprotective effects of extremely low-frequency electromagnetic fields after traumatic brain injury in rats[J].Neuroscience Letters, 2012, 516 (1) :15-20.
[10]Miura M, Okada J.Non-thermal vasodilatation by radio frequency burst-type electromagnetic field radiation in the frog[J].The Journal of Physiology, 1991, 435:257-273.
心肌血流灌注 篇8
本研究应用聚苯乙烯微泡(直径100μm)栓塞比格犬的微小冠状动脉,建立心肌微灌注障碍的动物模型。使用与思创公司共同设计的冠状动脉造影心肌灌注分析软件,应用VDS定量评价心肌微灌注,并结合心肌核素灌注扫描分析心肌微灌注情况,探讨视频密度阶差定量评价冠状动脉造影时心肌微灌注的可行性。
1 材料与方法
1.1 材料
比格犬11只,16～20月龄,体重为(11.4±1.0)kg(由中国人民解放军军事医学科学院试验动物中心提供)。
1.2 方法
1.2.1 微栓塞模型的建立
实验动物于术前12 h禁食、备皮,术前4 h禁水。用2.5%戊巴比妥钠静脉内注射麻醉(用量为1 m L/mg,手术中如有清醒迹象可追加1、2 m L),连接心电监护,常规记录12导心电图。切开腹股沟处皮肤,分离软组织,剥离股动脉,下方穿2根丝线,穿刺股动脉,送入J型导丝,退出穿刺针,送入动脉鞘管并用丝线固定。结扎远端股动脉,准备完毕后静脉注射利多卡因20 mg、肝素30mg。选择JL 3.5指引导管进入主动脉根部于右前斜(RAO)30°+足位(CAU)20°行冠状动脉造影,根据造影结果选择微栓塞靶血管。送PTCA导丝进入靶血管,沿导丝送微导管至靶血管中段,撤出PTCA导丝,注射聚苯乙烯微球悬液1～1.5 m L(60 000～80 000,直径约100μm),撤出微导管,于同体位再次行冠状动脉造影。手术结束,拔出动脉鞘管,结扎动脉,逐层缝合。
1.2.2 VDS的测定
应用与思创公司共同设计的冠状动脉造影心肌灌注分析软件,对冠状动脉造影图像进行视频密度阶差分析,定量评价心肌微灌注。
视频密度阶差分析的基本原理为:冠状动脉造影时,局部心肌吸收造影剂的程度即心肌黑染的程度与心肌微灌注的状态正相关。当冠状动脉内注射造影剂时,随着时间变化,局部造影剂逐渐排空,心肌黑染程度也逐步降低。本软件根据TIMI心肌灌注分级的理论基础,将数字剪影后的冠状动脉造影图像局部心肌黑染程度定量化,共分0～255个视频等级,并与时间相关联,自动生成视频密度曲线,见图1。
选取拟分析的冠状动脉造影影像序列,在靶血管血供合适区域选取兴趣区,固定兴趣区的位置、大小,逐帧手工拖动感兴趣区,使之避开心内膜和心外膜并保持于同一室壁位置,电脑自动分析每一帧图像的感兴趣区的视频密度并给出数据。扣除本底,获得心肌视频密度曲线。曲线的峰值代表局部心肌最大浓度造影剂聚集时的视频密度值,峰值后曲线的下降支的谷值代表局部心肌最小浓度造影剂聚集时的视频密度值。以心肌视频密度峰值和谷值的差值即为视频密度阶差,表示局部心肌微灌注。理论上VDS越大,表示心肌微灌注越好,反之,VDS越小,表示心肌微灌注越差。本研究中采用的分析LAD、LCX的VDS时,常规的体位为ROA 30°+CAU 20°。
1.2.3 心肌核素灌注扫描(SPECT)
栓塞后,11只比格犬行MCE检查后半小时内即送入核素室行心肌核素灌注扫描(SPECT)检查。核素示踪剂使用99Tc-甲氧基异丁基异腈(99MTc-MIBI),使用SIMENS ECOM核素扫描机行图像采集和重建,机器自带的ESOFT 2000软件进行图像重建和半定量分析。
将左室心肌分为9个节段,并对心肌摄取99MTc-MIBI的程度进行计分(0分=摄取正常,1分=摄取轻度稀疏,2分=摄取明显稀疏,3分=基本无摄取),计算心肌SPECT显像总积分,见图2。
1.3 统计学处理
计量资料服从正态分布,用均数±标准差表示,采用STATA 7.0统计软件进行统计分析。两指标相关性研究采用Pearson线性相关分析,P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果
完成冠状动脉微栓塞犬模型11只,其中6只前降支(LAD)栓塞,5只回旋支(LCX)栓塞。栓塞前后均为TIMI3级血流。
栓塞后的VDS(15.2±3.8)。其中前降支(LAD)栓塞后(15.6±3.4),回旋支(LCX)栓塞后(14.7±3.5),LAD及LCX之间视频密度阶差比较差异不存在统计学意义。
栓塞后的SPECT积分为(8.5±2.5)。其中LAD栓塞后(8.6±2.4),LCX栓塞后(8.7±2.4),LAD及LCX之间SPECT积分比较差异不存在统计学意义。
Pearson线性相关分析发现VDS与SPECT积分之间均存在相关性(相关系数分别为-0.85,P值<0.05),即随着VDS的逐渐减小,SPECT积分逐渐增大。
3 讨论
急性冠状动脉综合征和冠状动脉介入治疗过程中,常见到冠状动脉粥样斑快破裂。斑块破裂并非总是导致心外膜冠状动脉的完全闭塞,形成急性心肌梗死,更多时候是斑块破裂后释放的血栓栓子和致栓物质进入微灌注,造成冠状动脉微栓塞[2]。冠状动脉微灌注的栓塞使心肌组织水平的灌注发生障碍,对冠心病患者的心血管时间发生率及预后产生重要影响。动物实验发现心肌缺血的毛细血管内皮细胞超微结构发生显著性变化,微血管损伤的形态学特征表明其可能导致无复流的发生。局部内皮细胞的肿胀与突出是最常见的发现,它可以阻塞毛细血管腔,直接造成局部灌注缺损,这可能是闭塞的冠状动脉重新开放后即刻发生无复流的最重要的机制[3]。
基于上述理论,建立冠状动脉微栓塞的动物模型,通过视频密度法、心肌微灌注核素扫描两种方法,探讨冠状动脉心外膜血管无明显狭窄而微血管被栓塞的情况下心肌微灌注的变化。
研究中应用一个新的定量的评价心肌微灌注的指标-视频密度阶差。如前所述,利用思创图像处理工作站的微灌注分析软件,对冠状动脉造影图像进行视频密度分析,获取视频密度曲线。曲线上不同的帧数对应不同的视频密度值,由于视频密度值为无量纲值,受到许多成像因素的影响,因而其绝对值并无实际意义。视频密度阶差为视频密度曲线下降支峰值与谷值的差值,为一个相对数值。理论上,该指标反映心肌微灌注的状态。视频密度阶差越大,造影剂在局部聚集的浓度就越大,心肌微灌注的状态就越好。反之,视频密度阶差越小,心肌微灌注的状态就越差。
研究发现,11例实验动物,冠状动脉微栓塞后均为TIMI3级血流,但是视频密度阶差证实栓塞后存在心肌微灌注障碍。由此可见,TIMI分级在评价心肌微灌注时存在一定的局限性。既往研究也证实:尽管冠状动脉为TIMI3级血流,但是部分患者的心功能仍不正常,临床预后较差。这可能与TIMI分级并未真正考虑到患者的心肌灌注状态有关。本研究中使用新的评价心肌微灌注的指标VDS,较TIMI分级存在明显的优势。该指标为定量指标,其理论上真正反映心肌的微灌注状态。
既往研究发现,SPECT评价心肌微灌注具有较高的敏感性与特异性。99mTc2MIBI心肌灌注显像对冠心病的诊断和对病变血管的定位均有较大价值,优于动态心电图(DCG)和普通心电图(ECG)[4,5]。核素心肌断层显像在评价心肌活性、预测心脏事件发生方面也明显优于超声心动图[6,7]。如果恢复心外膜冠状动脉血流而SPECT显像仍表现为持续的放射性缺损则可以判断为微灌注障碍或无复流[8]。
经相关分析发现,栓塞后VDS与SPECT积分之间存在明显相关性(相关系数分别为-0.85,P值<0.05),即随着VDS的逐渐减小,SPECT积分逐渐增大。由此可见,VDS评价心肌微灌注时同样存在较高的敏感性与特异性。目前,SPECT应用于评价心肌微灌注已得到认可。但是,VDS是视频密度法评价心肌微灌注的一个新的指标,其可行性并未得到临床的认可。研究发现,两者在评价心肌微灌注时具有明显相关性和一致性,理论上可以判断VDS应用于评价心肌微灌注具有可行性,而且,作为一个新的定量的指标,VDS比其他半定量指标如TIMI分级、Blush分级等更科学、更敏感、简单易操作且费用更低,因此,临床应用价值更高,可以大范围的推广使用。
参考文献
[1]HEUSCH G,SCHULZ R,BAUMGART D,et al.Coronary mi-croembolization[J].Prog Cardiovasc Dis,2001,44(3):217-230.
[2]GERD H,RAINER S,DIETRICH B,et al.Coronary microem-bolization[J].Progress in Cardiovasular diseases,2001,44:217-230.
[3]ERBEL R,HEUSH G.Coronary microembolization-Its role in the acute coronary syndromes and interventions[J].Herz,1999,124:558-575.
[4]DEPUEY EG,GHESANI M,SCHWARTZ M,et al.Comparative performance of gated perfusion SPECT wall thickening,delayed thallium uptake,and18F-fluorodeoxy glucose SPECT in detect-ing myocardial viability[J].J Nucl Cardiol,1999,6:418-428.
[5]YANG MF,SHI RF,LIU XJ,et al.Prognostic value of ni-trateaugmented99Tcm2MIBI SPECT in patients with CAD and left ventricular dysfunction(Abstract)[J].J Nucl Cardiol,2000,7:S4.
[6]TAMAKI N,TADAMURA E,KUDOH T,et al.Prognostic value of123I labelled BMIPP fatty acid analogue imaging in patients with myocardial infarction[J].Eur J Nucl Med,1996,23:272-279.
[7]ONBASILI OA,ERDOGAN S,TEKTEN T,et al.Dipyridamole stress echocardiography and ultrasonic myocardial tissue charac-terization in predicting myocardial ischemia,in comparison with dipyridamole stress Tc299m MIBI SPECT myocardial imaging[J].Jpn Heart,2004,45(6):937-948.
