随着我国生活水平的不断提高，人们的饮食结构及生活方式改变，急性冠脉综合症(acute chest emergency，ACS）的发病率和死亡率均逐年上升^[1]。心肌缺血引起的胸痛是大部分ACS患者不可忽视的病因，而发病初期首次心肌损伤标志物以及心电图检查可能难以诊断。Kwong等^[2]指出心脏磁共振（cardiac magnetic resonance，CMR）可对胸痛患者进行病情诊断及指导治疗方案。而大动物心肌缺血模型是临床前研究的基础^[3,4]，故本研究采用猪冠状动脉次全结扎法建模，旨在探讨CMR与实验室检查联合评估心肌缺血各时段变化，为临床诊疗ACS提供可靠依据。

1　材料与方法

       该实验通过医院伦理委员会决议，所有参与该项实验人员均获得动物实验资格证书。

1.1　实验动物

       选择7头健康巴马小型猪（北京实创世纪小型猪养殖基地，许可证号：SCXK（京) 2013-0008)，体重约20~30 kg，雌雄不限。

1.2　实验方法

       在猪耳缘静脉建立静脉通路，丙泊酚辅助麻醉，术中异氟烷吸入麻醉。行心电监测，选择左侧第三肋间切开入胸，剪开心包，于左心耳肺动脉之间找到左前降支主干，于左前降支前下三分之一处，用弹力阻断线悬吊进行预缺血试验，停止操作，观察心电图变化及远端心肌改变，待情况稳定后，用结扎线于阻断线位置将左前降支结扎位点同22 G留置针一同结扎，结扎后迅速将留置针轻柔抽出，注意心律变化，可观察到心电图ST段改变及结扎部位以下心肌颜色加深，观察无异常，止血后逐层关胸。术毕肌注头孢一周，预防感染^[5]。于术前及术后2h、12 h、24 h、48 h、72 h、1周、2周、4周各时段均行实验室检查及CMR检查。

1.3　实验室检查

       于多时段检测血清磷酸肌酸激酶(CK)，血清磷酸肌酸激酶同工酶(CK-MB)，血清乳酸脱氢酶(LDH)，超敏C反应蛋白（hCRP)，血清肌红蛋白（Myo)；超敏TNT(TNT-HSST）等实验室指标。

1.4　影像学检查及图像分析

       GE公司3.0 T (Discovery MR750，GE）磁共振扫描仪，心前区用MRI专用心脏电极片。采用快速平衡稳态进动序列。(1）定位扫描：TR 3.1 ms，TE 1.4 ms，翻转角45°，层厚5.0 mm，层间距1 mm，FOV 35 cm× 35 cm，矩阵192×192，于两腔心、四腔心、大动脉短轴位扫描；(2）心脏电影序列（Cine) ：TR 3.5 ms，TE 1.6 ms，翻转角45°，层厚5 mm，层间距1 mm，FOV 35 cm×35 cm，矩阵192×192，两腔心、四腔心、大动脉短轴位扫描；(3) T2WI黑血序列，TR 1333.3 ms，TE 66.7s，FOV 35cm×35 cm，矩阵256×256，两腔心、四腔心扫描；(4）心肌灌注，TR 2.5 ms，TE 1.2 ms，翻转角20° ，层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵128× 128，经耳缘静脉留置管注入对比剂欧乃影(钆双胺) 13 ml，跟注生理盐水20 ml，流率5 ml/s，行两腔心、四腔心、大动脉短轴扫描；(5)延迟扫描：TR 6.7 ms，TE 3.1 ms，TI 400 ms，翻转角15°，层厚5 mm，层间距1 mm，矩阵256×192。灌注扫描结束即刻再以2 ml/s流率注入对比剂7 ml，并跟注生理盐水20 ml，延迟20 min后行两腔心、四腔心扫描^[5]。

       扫描后图像传至CVI42软件进行分析，根据美国心脏病协会建议心肌17节段分析法^[6]对左室各节段进行分析。分别由2名有经验的医师进行后处理并诊断，当遇到分歧协商解决。

1.5　病理检查

       维持麻醉状态下处死猪，动物死亡后即刻取心，用生理盐水冲洗后切取心肌组织置于10％甲醛溶液固定1周，切片后苏木精-伊红染色（hematoxylin eosin，HE)、Masson染色后显微镜下观察。

1.6　统计学分析

       采用SPSS 18.0软件进行统计学分析，计数资料符合正态分布，以均数±标准差表示(±s)，采用方差分析法分析各时段变化，组间比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　心肌缺血不同时段实验室指标

       术前心肌损伤标记物基础值均高于人类，术后2 h肌红蛋白及肌钙蛋白及明显升高，72 h内诸心肌损伤标记物呈显著变化，1周后趋于平稳（表1，图1)。

点击查看大图

图1  实验室检查指标于建模前后各时段变化趋势图
Fig. 1  The change trend chart of all biomarkes in all periods before and after modeling.

点击查看表格

表1  实验室指标在造模前后不同时段的变化
Tab. 1  Changes of biomakers in different periods of ischemia before and after modeling

2.2　MRI检测心功能指标

       具体见表2。

点击查看表格

表2  CMR测定造模前后不同时段心功能指标
Tab. 2  Cardiac function measured by CMR in different periods of ischemia before and after modeling

2.3　MRI与病理结果

       造模前CMR未见异常区域，心肌首过灌注于术后2 h至4周均可见心肌灌注减低或缺损，提示心肌缺血；T2WI黑血序列于术后24 h可见部分心肌节段呈明显相对高信号，提示心肌水肿；Cine序列示造模后缺血室壁出现运动异常，随着时间延长，缺血心肌室壁变薄，远端心肌肥大；延迟扫描示造模后24 h可见部分心肌节段延迟强化，透壁程度随时间延长逐渐加重，4周后HE、Masson染色镜下示缺血心肌细胞基本被纤维、瘢痕组织取代（图2)。4周后延迟扫描示36个延迟强化节段，TTC染色共检测到37个梗死节段。CMR检测梗死节段与病理结果具有较好的一致性(Kappa=0.888；图3，图4)。

点击查看大图

图2  A：术后4周延迟扫描可见前壁及间隔壁延迟强化（三角），呈高信号"亮区"；B：术后4周病理Masson染色(　×100)镜下见心肌细胞坏死，间质成纤维细胞增生
Fig. 2  A: Delayed-enhancement MRI of 4w postoperative showed the anterior and septum wall delayed enhancement(trigonometry), with a high signal of bright area. B: Pathology of 4w revealed myocardial necrosis and proliferation of interstitial fibroblasts under Masson staining (　×100).

点击查看大图

图3，4  CMR延迟扫描所示心肌延迟强化区域与病理TTC染色显示的梗死区域一致
Fig. 3, 4  CMR detected the delayed-enhancement legion that was consistent with the infarct area by TTC staining.

3　讨论

3.1　心肌缺血模型

       心肌缺血是指在冠状动脉病变的基础上，发生冠状动脉血供急剧减少而中断，导致相应的心肌严重而持久的缺血缺氧或坏死^[7]。心肌缺血早期可出现一系列改变，包括病理学改变、超微结构改变及酶组织化学改变等^[8]，随着缺血时间的延长，损伤进一步加重，心功能逐渐减低。猪的心脏解剖、血管分布与人的心脏相似，冠脉侧支分布均较少，本研究建立猪心肌缺血模型，最终以病理证实，是一种可靠的动物实验模型^[9]。

3.2　实验室检查评估心肌缺血

       在缺血早期，实验室检查指标显著增高，提示心肌缺血。但在1周后诸指标虽有波动，但未能提供具有提示意义的心肌缺血。Pipikos等^[10]研究将负荷心肌灌注诊断的心肌缺血组与非缺血组的心肌损伤标志物进行统计分析发现血清肌钙蛋白相对于其他标志物可以更灵敏地检测出轻微的心肌缺血损伤。考虑由于肌钙蛋白是横纹肌收缩的调节蛋白，它在个体发育的各个阶段均不在骨骼肌中表达，特异性较高，且其分子量小，细胞浓度较高，反映心肌损伤更灵敏。此外，本研究中于术后1~4周均高于术前，说明其在血中持续时间长，与心肌酶谱共同判断心肌损伤在临床应用中意义重大。由于心肌酶分子量较大，在正常状态下难以穿过细胞膜，故而血清中的含量非常低，但当心肌出现缺血缺氧等损伤时，心肌酶的活性会异常上升，血清中的含量也随之升高。肌红蛋白来自骨骼肌或心肌组织的损伤，其分子量小并且直接接触于细胞膜，对膜通透性改变反应灵敏，在坏死心肌细胞膜破裂后迅速逸出细胞释放入血，其诊断心肌缺血的早期敏感性高、快，且随着心肌缺血严重程度的加深而升高。

       随着技术的进步，越来越多的代表心肌损伤的生物学标志物被应用于临床^[11,12]，但这些标志物并不是心肌所特有，如同时伴有肌肉损伤和肾衰时会存在一定几率的假阴性或假阳性，因此目前临床应用的任何一个心肌损伤标志物都不能达到理想要求，都不是诊断心肌梗死的金标准。Cury等^[13]研究发现急性胸痛、生物指标阴性和心电图阴性的患者，应用T2WI可检测心肌缺血，提高了对这部分患者的诊断准确性，T2WI还对危险心肌和梗死心肌进行量化评估^[14]。

3.3　心脏磁共振检测心肌缺血

       本实验组7只心肌缺血模型猪T2WI示相对高信号心肌水肿区，提示这部分心肌存在缺血引起的变性，为危险心肌；Kalam等^[15]研究发现心肌发生缺血30 min内T2WI信号就会增高，比肌钙蛋白或晚期钆增强检查到的损伤更早，且心肌T2弛豫时间与心肌含水量的百分比呈线性相关，24 h即可在T2WI上观察到信号强度的增加，7~10 d之内梗死区呈高信号强度，与正常心肌之间形成对比^[16]。心肌水肿对T2WI的影响与缺血持续时间相关，在急性和亚急性期最为明显，故根据心肌信号强度有无增加可区分缺血心肌及正常心肌。本实验造模1周后水肿信号减低，考虑由于梗死区域引流不畅，愈合过程中纤维组织的修复，与心梗相关的水肿和炎症得以吸收，水肿高信号慢慢消退，陈旧期呈低信号，低于正常心肌组织，T2WI信号改变显著^[17]。

       此外，首过灌注图像见灌注缺损，与闭塞的冠状动脉分布区域一致，因此可客观反映局部心肌灌注血流的下降，但是心肌缺血早期出现低灌注或缺损并不一定代表心肌坏死的出现^[18]。而随着时间推移，延迟扫描出现的强化范围与病理学心肌梗死心肌进行比较，发现几乎完全吻合，可逆性心肌损伤并未出现延迟强化。透壁强化是指自心内膜至心外膜全层心肌细胞坏死，无存活心肌。非透壁性增强反映强化节段心肌为不可逆损伤，无强化区域心肌为活性心肌。因此，MR心肌首过灌注应结合延迟强化扫描对心肌缺血及心肌活性的进行判定。Wu等^[19]经研究也指出，虽然梗死质量、梗死百分比、受累段数及透壁段数是远期预后的重要指标，但需超过一定程度才会影响心功能，其对判断患者心功能及预后的价值尚需进一步研究。

       早期心肌损伤标志物可提示心肌缺血，较为敏感；CMR可进一步确诊心肌缺血、判断病情严重程度，CMR除了是定量心腔容积、射血分数、评价局部室壁运动及功能最佳成像方法，延迟强化还可对梗死后可挽救心肌进行评估^[20]，判断危险区、梗死核心及梗死透壁程度以指导临床治疗和评估预后^[21]；故联合评估意义重大，为临床选择治疗方案提供依据。此外，CMR能提供更为直观的解剖影像，与其他相关生化检查相比对实时反映心肌存活状态，更为敏感。由于CMR成像时间、图像质量等尚存在不足之处，有待于CMR技术不断创新，方法继续改进。

       心肌酶谱、肌钙蛋白、肌红蛋白等实验室检查指标可对心肌缺血进行血清学辅助判断，CMR能实时反映心肌的组织学表征，对缺血心肌及其活性作出有效诊断，故联合上述检查对ACS患者的诊断及治疗具有重要意义。