兔脑缺血模型的影像学研究
作者：朱晓黎 丁乙 刘一之 倪才方
单位：215006 苏州医学院附属第一医院影像中心
关键词：动物，实验；脑栓塞和血栓形成；磁共振成像
中华放射学杂志990307 【摘要】 目的 通过研究兔颈动脉变异情况，探讨建立良好的适应临床影像学研究需要的脑缺血动物模型。方法 46只新西兰兔随机分为缺血组(40只)和对照组(6只)。缺血组采用颈外动脉逆行置管，暂时夹闭颈总动脉，由导管内注入自体血凝块，建立脑缺血模型。对照组栓塞前手术过程与缺血组相同。缺血组在栓塞后不同时限行MRI T2WI检查及病理检查。结果 46只兔颈动脉变异共分为4型：Ⅰ型，单纯颈内动脉型(26条，占57%)；Ⅱ型，颈内动脉近端发出枕动脉分支型(11条，占24%)；Ⅲ型，颈内动脉远端发出枕动脉分支型(3条，占6%)；Ⅳ型，颈内动脉发出耳动脉分支型(6条，占13%)。根据24小时MRI T2WI所确定的梗死灶将30只存活兔分为3型：局灶型(44%)，基底节和(或)小叶皮层型(33%) ，以及半球型(23%)。结论 Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型适宜制作兔脑缺血模型，其中Ⅱ型需暂时夹闭枕动脉，Ⅲ型不适宜用于制作脑缺血模型。这种改进的脑缺血模型为临床影像学研究需要提供了实验基础。
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Imaging study of cerebral ischemic model on rabbits ZHU Xiaoli, DING Yi, LIU Yizhi, et al. Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of Suzhou Medical College, Suzhou 215006
【Abstract】 Objective To investigate the carotid artery variations of rabbit, we in order to establish a cerebral ischemic animal model which can adapt to the need of clinical study. Methods Forty-six cases of rabbits are arranged into 2 groups: ischemic group (40 cases) and control group(6 cases). To set up the cerebral ischemic model, we retrogradely catheterized the external carotid artery, temporarily clipped the common carotid artery, then injected the autocoagnlated clot. The operation process of control group was the same as ischemic group before injecting the clot. MR T2 - weighted images and pathological histology examinations were done in ischemic group at different time-span. Results Four types were classified according to variations: Type Ⅰ, simple internal carotid artery (57%); TypeⅡ, occipital artery arising from the proximal internal carotid artery (24%); TypeⅢ, occipital artery arising from the distal internal carotid artery(6%); Type Ⅳ, auricular artery arising from internal carotid artery(13%). Three types of ischemia were classified on the basis of the manifestations on MR T2-weighted images: Focal type(44%); Basal ganlia and/or lobular cortex type(33%) and hemispheric type (23%). Conclusion Type Ⅰ, Ⅱ and type Ⅳ can be used for cerebral ischemic model whereas for type Ⅱ, temporary occlusion of the occipital artery was needed. Type Ⅲ can't be used as cerebral ischemic model. It is was concluded that the improved model provides a good experimental basis for the study of human ischemic stroke.
, 百拇医药
【Key words】 Animals, laboratory Cerebral embolism and thrombosis Magnetic resonance image
脑缺血动物模型的可行性、稳定性及与人类缺血性脑卒中的接近程度，直接关系到实验研究的意义和价值，笔者在以往栓塞法制作脑缺血模型的基础上，通过研究兔颈动脉的解剖变异并进行处理后制成脑缺血模型，使之成为一种更理想的脑缺血动物模型。
材料与方法
健康新西兰兔46只，体重(2.7±0.5)kg。随机分为2组，其中缺血组40只，对照组6只。
一、模型制作
取质量分数为20%的乌拉坦以(1 000～1 450)mg/kg经兔耳缘静脉将兔麻醉，仰卧位，取颈正中切口，分离左侧颈总、颈外、颈内动脉。结扎颈外动脉远端各分支，以无创性动脉瘤夹暂时夹闭颈内、颈总动脉后，于颈外动脉主干置入导管，逆行插至颈内动脉开口处固定导管(图1)[1]，撤动脉瘤夹，于导管内取新鲜动脉全血0.5ml，加入0.17ml凝血酶，5分钟后用6号针尖反复处理血栓5次制成红色血栓，以生理盐水制成2ml血栓混悬液备用。夹闭颈总动脉，经导管行脑血管造影，并观察颈内动脉有无颅外分支，对近端有枕动脉分支者以动脉瘤夹夹闭后再行栓塞，栓塞以0.2ml混悬液经导管缓慢注入，速率为0.01ml/s，注入后即开放颈总动脉，1分钟后观察血供减少情况。所有动脉造影均用Omipaque造影剂，速率为0.2ml/s，总量0.5ml。对照组造影后不行栓塞，前面过程与缺血组相同。
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图1 兔栓塞过程示意图，参考Benes等[1]的图。颈外动脉(ECA)置管后，夹闭颈总动脉(CCA)，注入栓子(Embolus)栓塞至大脑中动脉(MCA)
二、观察指标
1.颈动脉变异情况：观察左侧颈总、颈内、颈外动脉走行情况，并行血管造影明确颈内动脉有无枕动脉及耳动脉分支，依此作为分类基础。
2.磁共振T2WI改变： 连续观察2、4、6、24、48及72小时磁共振T2WI改变，并在梗死灶表现恒定后进行MR分类。
3.病理形态学检查：氯化2,3，5-三苯基四氮唑(TTC)染色观察梗死灶范围。染色方法参照Isayama等[2]所用的方法。12只兔分别在缺血后2、4、6、24、48及72小时取脑组织，以上法染色后进行病理学检查。对照组取1只行病理学检查，方法同前。结 果
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一、颈动脉变异情况
根据颈部血管局部解剖及血管造影表现，将颈动脉变异情况分为4型：Ⅰ型为单纯颈内动脉型；Ⅱ型为颈内动脉近端出现枕动脉型；Ⅲ型颈内动脉远端出现枕动脉型；Ⅳ型颈内动脉出现耳动脉型(图2～5)。
图2～5 颈动脉解剖变异分类。图2为Ⅰ型；图3为Ⅱ型，箭头所示为枕动脉(OA)；图4为Ⅲ型，箭头所示为OA；图5为Ⅳ型，箭头所示为耳动脉(AA)
46只兔中Ⅰ型最常见，共26条(57%)，此时枕动脉及耳动脉起源于颈外动脉。Ⅱ型11条(24%)；Ⅲ型3条(6%)；Ⅳ型6条(13%)。
二、磁共振T2WI改变
缺血组40只兔缺血2小时T2WI均为阴性，4小时19只出现稍高信号改变，6小时28只出现稍高信号改变，24小时存活30只均出现缺血区高信号改变。48、72小时MR T2WI梗死区大小、信号强度与24小时表现相同。健侧及对照组无此改变。根据24小时MR T2WI所确定的梗死灶位置将30只存活兔分为3型：半球型，13只，发生率44%；基底节和(或)小叶皮层型，10只，发生率33%；局灶型，7只，发生率23%(图6～8)。
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图6～8 兔脑梗死MR分类。图6为Ⅰ型(左侧大脑半球见明显高信号梗死区)；图7为Ⅱ型(左侧皮层见明显高信号梗死区)；图8为Ⅲ型(左侧皮层见散在高信号梗死区)
三、形态学观察
1.TTC染色：脑栓塞后4、6、24、48及72小时取脑片行TTC染色，示左侧梗死区呈苍白缺血改变，其大小范围与相应的MR T2WI改变基本一致，脑栓塞后2小时及对照组脑组织切片TTC染色无明显改变。
2.光学显微镜检查：健侧及对照组脑神经细胞均正常。脑栓塞后2小时仅缺血区出现散在细胞水肿改变，胞浆和核改变不明显。栓塞4小时后缺血区出现脑水肿表现，空泡形成，部分神经元间隙扩大。缺血24小时梗死区出现广泛的神经元变性坏死、核固缩、消失，并伴小胶质细胞反应性增生，坏死神经元周围形成“卫星现象”，部分脑软化灶出现。缺血48～72小时者，可见缺血中央组织结构崩解，神经元消失，周围见神经元变性水肿，并见灶性出血及炎细胞浸润。
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讨 论
一、颈动脉变异在脑缺血模型建立中的作用
兔的颅内主要供血动脉为颈内动脉，且颅内外血管间没有吻合网，脑内血管分支间的端-端吻合发达程度与人脑类似。兔大脑中动脉主干阻断后，侧支循环对大脑中动脉供血区的代偿供血作用很小，有利于梗死模型重复、稳定的建立。在用栓塞法制作脑缺血模型时必须了解颈动脉解剖变异，以提高模型制作的成功率。本组实验将颈动脉变异分为4型，与Lee等[3]的分类稍有差别。Ⅰ型因其无颅外分支，注入的栓子大部分随血流栓塞至大脑中动脉区域，形成的梗死灶大多位于基底节区及额颞皮层区。Ⅱ型多在血管造影后发现，以动脉瘤夹暂时夹闭枕动脉后行栓塞，形成的梗死灶与Ⅰ型效果相同。Ⅲ型由于枕动脉发出位置较深，多在接近入颅处分出，故不能以动脉瘤夹处理，该类型行栓塞时由于血凝块易进入枕动脉，故形成脑内梗死的概率要低得多。因此，该类型不宜作脑缺血模型。Ⅳ型由于耳动脉较大脑中动脉明显纤细，故栓子进入耳动脉机会较低。
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二、脑缺血在MR T2WI上的连续性改变
磁共振对于脑缺血早期引起的病理生理改变过程相当敏感。本组实验显示MR T2WI连续性改变与以往文献报道基本一致[4，5]。
本组实验中根据MR上显示梗死区域将缺血组分成3型，即半球型、基底节和(或)小叶皮层型、局灶型。由于大脑中动脉为颈内动脉最大分支，因此脑栓塞时栓子易进入大脑中动脉的不同部位。当栓塞至M1近端时则主要表现为半球梗死和基底节梗死为主，当栓塞至M1远端时则主要表现为小叶皮层型，当栓塞至M2以远段时则主要表现为局灶性脑梗死。基底节区出现梗死概率要高，与基底节区侧支循环差有关。这与人类中风亦相似[6]。常规MR T2WI对脑缺血早期病理生理改变显示得不尽详细，目前随着MR新技术的不断问世，如快速扫描、灌注MRI、弥散MRI、磁共振波谱分析等，对早期脑缺血后1～3小时内的血流动力学、缺血分子弥散及代谢情况可进行较详细的描述[7]。因此建立适当的脑缺血模型，是进行这些新技术研究的实验基础。
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参考文献
1 Benes V, Zabramski JM, Boston M, et al. Effect of intra- arterial tissue plasminoger activator and urokinase on autologous arterial emboli in the cerebral circulation of rabbits. Stroke, 1990, 21: 1594-1599.
2 Isayama K, Pitts LH, Nishimura MC. Evaluation of 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride staining to delineate rat brain infarcts. Stroke, 1991, 22: 1395.
3 Lee JS, Hamilton MG, Zabramski JM. Variations in the anatomy of the rabbit cerevical carotid artery. Stroke, 1994, 25: 502.
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4 Brant-Zawadzki M, Weinstein H, Bartkowski, et al. MR imaging and spectroscopy in clinical and experimental cerebral ischemia: a review. AJNR, 1987,8:39-48.
5 Bose B, Jones SC, Lorig R, et al. Evolving focal cerebral ischemia in cats: spatial correlation of nuclear magnetic resonance imaging and histopathology. Stroke, 1988, 19: 28-37.
6 Ueda S, Fujitsu K, Inomori S, et al. Thrombotic occlusion of the middle cerebral artery. Stroke, 1992, 23: 1765
7 Hommel M. 磁共振在急性脑缺血中的应用新进展(王捍东,译). 国外医学脑血管疾病分册, 1995, 10: 266-269.
(收稿：1997-12-23 修回：1998-06-26), http://www.100md.com
单位：215006 苏州医学院附属第一医院影像中心
关键词：动物，实验；脑栓塞和血栓形成；磁共振成像
中华放射学杂志990307 【摘要】 目的 通过研究兔颈动脉变异情况，探讨建立良好的适应临床影像学研究需要的脑缺血动物模型。方法 46只新西兰兔随机分为缺血组(40只)和对照组(6只)。缺血组采用颈外动脉逆行置管，暂时夹闭颈总动脉，由导管内注入自体血凝块，建立脑缺血模型。对照组栓塞前手术过程与缺血组相同。缺血组在栓塞后不同时限行MRI T2WI检查及病理检查。结果 46只兔颈动脉变异共分为4型：Ⅰ型，单纯颈内动脉型(26条，占57%)；Ⅱ型，颈内动脉近端发出枕动脉分支型(11条，占24%)；Ⅲ型，颈内动脉远端发出枕动脉分支型(3条，占6%)；Ⅳ型，颈内动脉发出耳动脉分支型(6条，占13%)。根据24小时MRI T2WI所确定的梗死灶将30只存活兔分为3型：局灶型(44%)，基底节和(或)小叶皮层型(33%) ，以及半球型(23%)。结论 Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型适宜制作兔脑缺血模型，其中Ⅱ型需暂时夹闭枕动脉，Ⅲ型不适宜用于制作脑缺血模型。这种改进的脑缺血模型为临床影像学研究需要提供了实验基础。
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Imaging study of cerebral ischemic model on rabbits ZHU Xiaoli, DING Yi, LIU Yizhi, et al. Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of Suzhou Medical College, Suzhou 215006
【Abstract】 Objective To investigate the carotid artery variations of rabbit, we in order to establish a cerebral ischemic animal model which can adapt to the need of clinical study. Methods Forty-six cases of rabbits are arranged into 2 groups: ischemic group (40 cases) and control group(6 cases). To set up the cerebral ischemic model, we retrogradely catheterized the external carotid artery, temporarily clipped the common carotid artery, then injected the autocoagnlated clot. The operation process of control group was the same as ischemic group before injecting the clot. MR T2 - weighted images and pathological histology examinations were done in ischemic group at different time-span. Results Four types were classified according to variations: Type Ⅰ, simple internal carotid artery (57%); TypeⅡ, occipital artery arising from the proximal internal carotid artery (24%); TypeⅢ, occipital artery arising from the distal internal carotid artery(6%); Type Ⅳ, auricular artery arising from internal carotid artery(13%). Three types of ischemia were classified on the basis of the manifestations on MR T2-weighted images: Focal type(44%); Basal ganlia and/or lobular cortex type(33%) and hemispheric type (23%). Conclusion Type Ⅰ, Ⅱ and type Ⅳ can be used for cerebral ischemic model whereas for type Ⅱ, temporary occlusion of the occipital artery was needed. Type Ⅲ can't be used as cerebral ischemic model. It is was concluded that the improved model provides a good experimental basis for the study of human ischemic stroke.
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【Key words】 Animals, laboratory Cerebral embolism and thrombosis Magnetic resonance image
脑缺血动物模型的可行性、稳定性及与人类缺血性脑卒中的接近程度，直接关系到实验研究的意义和价值，笔者在以往栓塞法制作脑缺血模型的基础上，通过研究兔颈动脉的解剖变异并进行处理后制成脑缺血模型，使之成为一种更理想的脑缺血动物模型。
材料与方法
健康新西兰兔46只，体重(2.7±0.5)kg。随机分为2组，其中缺血组40只，对照组6只。
一、模型制作
取质量分数为20%的乌拉坦以(1 000～1 450)mg/kg经兔耳缘静脉将兔麻醉，仰卧位，取颈正中切口，分离左侧颈总、颈外、颈内动脉。结扎颈外动脉远端各分支，以无创性动脉瘤夹暂时夹闭颈内、颈总动脉后，于颈外动脉主干置入导管，逆行插至颈内动脉开口处固定导管(图1)[1]，撤动脉瘤夹，于导管内取新鲜动脉全血0.5ml，加入0.17ml凝血酶，5分钟后用6号针尖反复处理血栓5次制成红色血栓，以生理盐水制成2ml血栓混悬液备用。夹闭颈总动脉，经导管行脑血管造影，并观察颈内动脉有无颅外分支，对近端有枕动脉分支者以动脉瘤夹夹闭后再行栓塞，栓塞以0.2ml混悬液经导管缓慢注入，速率为0.01ml/s，注入后即开放颈总动脉，1分钟后观察血供减少情况。所有动脉造影均用Omipaque造影剂，速率为0.2ml/s，总量0.5ml。对照组造影后不行栓塞，前面过程与缺血组相同。
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图1 兔栓塞过程示意图，参考Benes等[1]的图。颈外动脉(ECA)置管后，夹闭颈总动脉(CCA)，注入栓子(Embolus)栓塞至大脑中动脉(MCA)
二、观察指标
1.颈动脉变异情况：观察左侧颈总、颈内、颈外动脉走行情况，并行血管造影明确颈内动脉有无枕动脉及耳动脉分支，依此作为分类基础。
2.磁共振T2WI改变： 连续观察2、4、6、24、48及72小时磁共振T2WI改变，并在梗死灶表现恒定后进行MR分类。
3.病理形态学检查：氯化2,3，5-三苯基四氮唑(TTC)染色观察梗死灶范围。染色方法参照Isayama等[2]所用的方法。12只兔分别在缺血后2、4、6、24、48及72小时取脑组织，以上法染色后进行病理学检查。对照组取1只行病理学检查，方法同前。结 果
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一、颈动脉变异情况
根据颈部血管局部解剖及血管造影表现，将颈动脉变异情况分为4型：Ⅰ型为单纯颈内动脉型；Ⅱ型为颈内动脉近端出现枕动脉型；Ⅲ型颈内动脉远端出现枕动脉型；Ⅳ型颈内动脉出现耳动脉型(图2～5)。
图2～5 颈动脉解剖变异分类。图2为Ⅰ型；图3为Ⅱ型，箭头所示为枕动脉(OA)；图4为Ⅲ型，箭头所示为OA；图5为Ⅳ型，箭头所示为耳动脉(AA)
46只兔中Ⅰ型最常见，共26条(57%)，此时枕动脉及耳动脉起源于颈外动脉。Ⅱ型11条(24%)；Ⅲ型3条(6%)；Ⅳ型6条(13%)。
二、磁共振T2WI改变
缺血组40只兔缺血2小时T2WI均为阴性，4小时19只出现稍高信号改变，6小时28只出现稍高信号改变，24小时存活30只均出现缺血区高信号改变。48、72小时MR T2WI梗死区大小、信号强度与24小时表现相同。健侧及对照组无此改变。根据24小时MR T2WI所确定的梗死灶位置将30只存活兔分为3型：半球型，13只，发生率44%；基底节和(或)小叶皮层型，10只，发生率33%；局灶型，7只，发生率23%(图6～8)。
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图6～8 兔脑梗死MR分类。图6为Ⅰ型(左侧大脑半球见明显高信号梗死区)；图7为Ⅱ型(左侧皮层见明显高信号梗死区)；图8为Ⅲ型(左侧皮层见散在高信号梗死区)
三、形态学观察
1.TTC染色：脑栓塞后4、6、24、48及72小时取脑片行TTC染色，示左侧梗死区呈苍白缺血改变，其大小范围与相应的MR T2WI改变基本一致，脑栓塞后2小时及对照组脑组织切片TTC染色无明显改变。
2.光学显微镜检查：健侧及对照组脑神经细胞均正常。脑栓塞后2小时仅缺血区出现散在细胞水肿改变，胞浆和核改变不明显。栓塞4小时后缺血区出现脑水肿表现，空泡形成，部分神经元间隙扩大。缺血24小时梗死区出现广泛的神经元变性坏死、核固缩、消失，并伴小胶质细胞反应性增生，坏死神经元周围形成“卫星现象”，部分脑软化灶出现。缺血48～72小时者，可见缺血中央组织结构崩解，神经元消失，周围见神经元变性水肿，并见灶性出血及炎细胞浸润。
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讨 论
一、颈动脉变异在脑缺血模型建立中的作用
兔的颅内主要供血动脉为颈内动脉，且颅内外血管间没有吻合网，脑内血管分支间的端-端吻合发达程度与人脑类似。兔大脑中动脉主干阻断后，侧支循环对大脑中动脉供血区的代偿供血作用很小，有利于梗死模型重复、稳定的建立。在用栓塞法制作脑缺血模型时必须了解颈动脉解剖变异，以提高模型制作的成功率。本组实验将颈动脉变异分为4型，与Lee等[3]的分类稍有差别。Ⅰ型因其无颅外分支，注入的栓子大部分随血流栓塞至大脑中动脉区域，形成的梗死灶大多位于基底节区及额颞皮层区。Ⅱ型多在血管造影后发现，以动脉瘤夹暂时夹闭枕动脉后行栓塞，形成的梗死灶与Ⅰ型效果相同。Ⅲ型由于枕动脉发出位置较深，多在接近入颅处分出，故不能以动脉瘤夹处理，该类型行栓塞时由于血凝块易进入枕动脉，故形成脑内梗死的概率要低得多。因此，该类型不宜作脑缺血模型。Ⅳ型由于耳动脉较大脑中动脉明显纤细，故栓子进入耳动脉机会较低。
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二、脑缺血在MR T2WI上的连续性改变
磁共振对于脑缺血早期引起的病理生理改变过程相当敏感。本组实验显示MR T2WI连续性改变与以往文献报道基本一致[4，5]。
本组实验中根据MR上显示梗死区域将缺血组分成3型，即半球型、基底节和(或)小叶皮层型、局灶型。由于大脑中动脉为颈内动脉最大分支，因此脑栓塞时栓子易进入大脑中动脉的不同部位。当栓塞至M1近端时则主要表现为半球梗死和基底节梗死为主，当栓塞至M1远端时则主要表现为小叶皮层型，当栓塞至M2以远段时则主要表现为局灶性脑梗死。基底节区出现梗死概率要高，与基底节区侧支循环差有关。这与人类中风亦相似[6]。常规MR T2WI对脑缺血早期病理生理改变显示得不尽详细，目前随着MR新技术的不断问世，如快速扫描、灌注MRI、弥散MRI、磁共振波谱分析等，对早期脑缺血后1～3小时内的血流动力学、缺血分子弥散及代谢情况可进行较详细的描述[7]。因此建立适当的脑缺血模型，是进行这些新技术研究的实验基础。
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参考文献
1 Benes V, Zabramski JM, Boston M, et al. Effect of intra- arterial tissue plasminoger activator and urokinase on autologous arterial emboli in the cerebral circulation of rabbits. Stroke, 1990, 21: 1594-1599.
2 Isayama K, Pitts LH, Nishimura MC. Evaluation of 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride staining to delineate rat brain infarcts. Stroke, 1991, 22: 1395.
3 Lee JS, Hamilton MG, Zabramski JM. Variations in the anatomy of the rabbit cerevical carotid artery. Stroke, 1994, 25: 502.
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4 Brant-Zawadzki M, Weinstein H, Bartkowski, et al. MR imaging and spectroscopy in clinical and experimental cerebral ischemia: a review. AJNR, 1987,8:39-48.
5 Bose B, Jones SC, Lorig R, et al. Evolving focal cerebral ischemia in cats: spatial correlation of nuclear magnetic resonance imaging and histopathology. Stroke, 1988, 19: 28-37.
6 Ueda S, Fujitsu K, Inomori S, et al. Thrombotic occlusion of the middle cerebral artery. Stroke, 1992, 23: 1765
7 Hommel M. 磁共振在急性脑缺血中的应用新进展(王捍东,译). 国外医学脑血管疾病分册, 1995, 10: 266-269.
(收稿：1997-12-23 修回：1998-06-26), http://www.100md.com
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