大脑皮层不同温度区微血管血流量的比较
作者：张栋 李林 马惠敏 叶翠飞 王淑友 付卫星 陈丁生
单位：张栋 马惠敏 王淑友 付卫星(中国中医研究院 针灸研究所,北京 100700)；李林 叶翠飞 陈丁生(首都医科大学 宣武医院 北京脑老化重点实验室,北京 100053)
关键词：大脑皮层；温度；微循环；红外热像技术；激光多普勒技术
中国医学物理学杂志000325摘要: 目的:了解大脑皮层温度与微循环血流量的关系,研究皮层表面高低温形成的机理。方法:用皮层红外热像温度显示法在20只开颅家猫大脑表面选择高低温度点,并在其上使用激光多普勒微循环测量仪进行血流量测量。结果:(1)皮层表面存在温度差,所选择的高温点平均温度为(34.83±1.08)℃,低温点为(32.28±1.19)℃,两者P <0.001；(2)在高温点上测量的微血管血流量为311±85.8,低温点上测量的微血管血流量为134±41.7,二者有极显著性差异(P <0.001)(3)在硬脑膜和软脑膜上测量到的血流量无显著性差异(P >0.05)。结论:皮层温度的高低与血流量有直接的关系
, 百拇医药
中图分类号: R338.2+5 文献标识码: B 文章编号: 1005-202X(2000)03-0179-03
Comparison of cortical microcirculation flow on regions of different temperature in cerebral hemisphere
ZHANG Dong,WANG Shu-you,FU Wei-xing
( Institute of acupuncture and moxibustion, China Academy of TCM,Beijing 100700 China)
LI lin,MA Hui-min,YIE Cui-fei,CHEN Ding-sheng
, 百拇医药
(Beijing major laboratory of brain ageing,Xuanwu Hospital of Capital Medical University,Beijing 100053,China)
Abstract：Purpose：In order to search the relationship between temperature and microcirculation,and to study principle of forming high or low temperature on cerebral cortex. Methods：The different regions in temperature on cortical surface was selected and its temperature was measured by the Cortical Infrared Thermography(CIT) in 20 exposed cerebral hemisphere｀s cats. Then the microcirculation flow on the regions was measured by laser-Doppler flowmetry (LDF).Results:(1)By CIT measured,the temperature was diverse from the different regions of cortex surface.The temperature on the average was differently 34.83±1.08 °C on selected higher temperature regions,and 32.28±1.19 °C on lower temperature regions. There was a remarkable difference between the two (P <0.001);(2)By LDF,the microcirculation flow on the higher temperature region was 311±85.8(PU),and on the lower temperature region was 134±41.7(PU),there was significant difference between on the region of higher and lower temperature (P <0.001);(3)The microcirculation flow was differently 292±71.9(PU) in the regions of higher temperature and 133±46.20(PU) in regions of lower temperature on dura mater encephali and 311±85.8(PU) in the regions of higher temperature and 134±41.7 in the regions of lower temperature after disposed of dura mater encephali. Conclusion：The cortical temperature relative closely to its circulation flow and there was not significant difference between both dura and pia mater encephali on the microcirculation flow.
, http://www.100md.com
Key words：cerebral cortex;temperature;circulation;infrared thermography;laser-doppler flowmetry
前言:大脑表面的温度存在着一定的差异,这已被用我们所建立的皮层热像显示法所进行的观察证实[1]。根据局部温度形成的机理,皮层的这种温度差异可能与皮层神经元兴奋、该部位组织的代谢量和局部血循环有关。为了探讨皮层高低温度形成的机制,了解皮层微循环与皮层温度的关系,本文应用红外热像技术与激光多普勒技术对家猫大脑皮层的温度和微循环血流量进行了同体对照观察,结果报道于下。
1 材料和方法
(1)实验动物家猫20只,雌雄不拘,体重在2.0～3.5 kg之间,由本院实验动物室提供。
(2)动物造模方法戊巴比妥钠麻醉动物(45 mg/kgip.),以正中线为界,除掉一侧大脑半球上的颅骨,暴露一侧大脑皮层,每只动物只做一侧手术。将保留的头皮及腱膜在开颅术后作临时缝合,重新覆盖于脑表面,抗菌处理后继续饲养。待手术后24小时作浅度麻醉(戊巴比妥钠30 mg/kg ip.)后,打开临时缝合伤口,重新暴露皮层,以进行皮层红外热像图和激光多普勒微循环观察。
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(3)实验仪器及实验环境皮层温度测量使用AGA红外热像仪(瑞典AGEMA公司产),主机温度分辨力为0.1 ℃,用红外摄像机摄取动物大脑半球的实时图像,主机黑白显示器和彩色监视器进行连续显像,并用该仪器系统的TC-800型计算机和DISCO3.1热像图处理程序进行热像图的储像及温度数据的提取;实验过程用VR-30型红外录像机进行记录,DH-1型红外温度定标源用于温度绝对值的校定。皮层微循环使用Periflux-4001型激光多普勒血流仪(瑞典PERIMED公司产),对观察过程进行连续计算机记录,观察结果以血流量/时间曲线显示并以单位时间内的血流量平均值(电压值mV)统计处理。(PU是表示组织血流量的相对单位,它的变化值直接反映微循环血流量的改变,1 PU=10 mV电压)。
实验环境:本批实验的实验室温在25.5～29.2 ℃,相对湿度在33%～60%之间,每例实验前后的室温波动在±0.5 ℃之间。
(4)皮层温度和微循环的观察步骤皮层温度观察:首先对打开临时缝合伤口,暴露出的一侧大脑半球的家猫进行红外热像图记录,用红外摄像机在皮层侧位摄像,显示皮层的红外热像图,并用计算机和热图处理程序进行皮层高温和低温点的选择和温度值的提取,在皮层上对高低温度点予以标记。
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皮层微循环观察:将浅麻醉动物固定在SN-3型脑立体定位仪(日本产)上,用激光多普勒血流仪的激光探头在予以标记的皮层高、低温点上进行皮层微血管血流量的记录。本文进行了保留硬脑膜和去除硬脑膜两项测量的对比,即在测定保留硬脑膜微循环血流量之后,用手术剪轻轻除去硬脑膜,暴露出软脑膜之后在相应点上再进行测量和记录,用以比较硬、软脑膜上血流量之差异。
(5)皮层温度和血流量的统计分析对所选择的皮层上的高温点和低温点的温度值进行提取,同时对保留硬脑膜和去除硬脑膜的上述两点上皮层微循环血流量(以相对电压值mV表示)进行统计。分析:①高温点与低温点的温度均值之比;②软脑膜高、低温点上微循环血流量均值之比;③去除硬脑膜前后高温点上血流量之比和去除硬脑膜前后低温点上血流量之比;进而了解皮层温度与血流量之关系。
表1 皮层高温点与低温点温度值的比较(单位：PU) 组别(部位)
n
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x±S(℃)
t值
P
高温点
34.83±1.08
20
7.08
<0.001
低温点
32.28±1.19
2 实验结果
2.1 大脑半球高、低温点的温度值统计
, http://www.100md.com 用红外热像仪对单侧大脑半球所进行的皮层热像显示法的观察,得到大脑半球温度分布图象,并在皮层上选择高温点和低温点(图1),予以定点标记, 用计算机分别提取两部位的温度值并进行统计。从两个部位20例温度平均值可见,高、低温均值相差2.5 ℃左右,两者之间有显著性差异 P <0.001(表1)。
图1 大脑皮层红外热像图显示二例及所选择的高低温点示意
(a 左侧大脑显示; b 右侧大脑显示)
表2 脑软膜高、低温点上微循环血流量的比较(单位: PU) 组别(部位)
n
微循环血流量(X±S)
, http://www.100md.com
t值
P
高温点(34.93℃)
311±85.8
7.24
<0.01
20 7.24 <0.001
134±41.7
表3 去除硬脑膜前后高低温点上微循环血流量的比较 组别(部位)
n
微循环血流量(X±S)
t值
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P
硬脑膜
292±71.9
高温点(34.83℃)
20
0.76
>0.9
软脑膜
311±85.8
硬脑膜
133±46.2
低温点(32.28℃)
20
, http://www.100md.com
0.07
>0.9
软脑膜
134±41.7
图2 大脑微血管血流量的连续描记图(纵坐标单位: PU)
A. 硬脑膜高温点 B. 软脑膜高温点 C. 硬脑膜低温点 D. 软脑膜低温点
2.2 软脑膜高、低温点上微循环血流量测量
在暴露的大脑半球上去除硬脑膜后 并在前项检测出高低温点的相应位置点上,进行软脑膜微循环的测量。得到的结果示:高温点部位的平均血流量为311±85.5,低温点平均为134±41.7,两者有显著性差异(表2),典型血流图记录见图2 B、D。
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2.3 去除硬脑膜前后微循环血流量的比较
在未去除硬脑膜之前记录硬脑膜血流量,用以同软脑膜上血流量比较。观察结果显示:去除硬脑膜前后,无论在高温点还是在低温点上血流值均较接近,统计学的比较无显著差异(表3),典型血流图记录见图2 A、B(高温点)和图2 C、D(低温点)。该结果说明,进行家猫皮层微循环血流量的测量时,硬脑膜的影响不大。
3 讨 论
体温在哺乳动物体上是较为恒定的,这对于生命的复杂生物反应和过程是极为重要的。但是机体在特殊的条件或环境中,体温可以被诸如改变代谢、加速血循环、闭合皮肤微循环和汗腺等进行一定范围内的调控,以适应环境或制造内环境来完成各种生物反应。温度在机体的各部位是不一致的,如体核的温度较高,体表温度较低;头面部温度较高,四肢温度较低。在局部区域内,温度的差异也相差较大,我们曾经对人体颜面部的温度进行过观察,各部位高低温差平均可达3.4℃左右[2];而对形成温度差的原因进行研究显示,它又与血流量有直接的关系[3]。根据上述工作结果,我们对在皮层出现的温度差异现象进行了本文所述的对照观察,目的是了解皮层高低温现象与血循环的关系。本文在家猫大脑皮层的实验结果与设想相同,即血循环在皮层也可导致局部温度高低。有研究表明,应用在颅骨表面测量红外辐射变化与皮层微循环对照的观察显示,随着皮层微循环的变化,皮层(反映到颅骨上)的局部温度也有增减[4];而在不同的温度条件下[5],或者在由前列腺素E2引起的体温升高中[6],皮层微血管的舒缩状态可以改变,进而引起微循环血流量增减。上述结果与本文的观察是一致的,说明温度与微循环血流量是相互影响的,有着互为因果的关系。
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红外热像技术是一种无接触和客观成像的测温方法,它可以将检测目标以图象的形式大范围地显示出来。皮层红外热像显示法(CIT)是我们应用该技术建立的一种新的神经温度图象方法,该方法将暴露的皮层的表面温度用图象显示。建立皮层红外热像显示法不仅是为了了解皮层的温度状态,另一个主要目的则是应用该方法进行脑功能活动的研究。在此方面,我们已进行了针灸对皮层温度影响的实验研究,得到电针后皮层某些特定部位产生一定温度反应的结果[7～8]。对电针后温度反应的解释我们认为是皮层神经元活动增加,引起局部代谢和局部血流量增加所致。本文结果证明了其中的一个方面,即皮层温度与血流量直接相关,然而是否血流量的增加是神经元活动增强的直接反应仍需要直接实验验证。而在此方面已有的研究似对这一关系给予了肯定 如Shirane R 等观察到,在脑缺血时EEG的幅度降低,说明脑的血供减少时神经元活动减弱[9];还有观察显示在使用6-氨基尼克酰胺后皮层的微循环、脑细胞代谢(氧含量和葡萄糖利用率)和EEG的a-2节律比率均同步性地降低或减弱,说明血循环、脑细胞电活动和代谢之间有着非常密切的联系[10]。因此,我们似可得出下列关系的联系,即皮层温度高低系由局部血循环引起,而后者又被皮层神经元兴奋状态所确定。如果上述关系式成立的话,我们建立的皮层热像显示法所记录出的皮质温度分布图象,就可能反映脑半球神经元兴奋、抑制的分布状态。当然这还尚需进一步的工作,并了解和排除更多的影响温度与循环、循环与神经兴奋的其他因素。
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激光多普勒技术是通过激光发生器通过探头发射激光束,照射到组织后,反射回来的激光再经检测探头的光导纤维传回到光电转换器和光电放大器中,完成检测环路。由于组织中血流的移动,反射光束产生频移,该频移的大小即是血流量多少的标志。激光束的照射范围约在1mm半径的半球内。以往采用激光多普勒技术对皮层微循环的研究大多是在软脑膜上进行的,这主要是为了更直接地测量脑实质血供应的情况。本文在两个层次上进行了对照观察,即硬脑膜上和软脑膜上,所得到的结果接近,说明硬脑膜外的记录也能反应皮层血流量大小。这一结果可能是由于激光束穿透了厚度约为0.1～0.2mm、血循不丰富的硬脑膜,反射回来的仍以下面的软脑膜和皮层组织反射激光束为主所致。同时这一结果提示,类似的观察可以考虑在不去除硬脑膜的条件下进行,因为保留硬脑膜可以使动物处于更正常的生理状态。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(39770925);国家中医药管理局立项课题(95L035);国家人事部资助优秀回国人员科研项目(1998);北京市科委资助北京重点实验室项目(951890600)
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作者简介:张栋(1956- ),男,北京人,中国中医研究院副研究员,中国医学影像技术研究会理事,从事中医针灸的基础研究和红外热像技术的医学应用研究
参考文献
1，张栋,付卫星,王淑友.大脑皮层的红外热像图显示[J].中国医学影象学杂志1998,6(3):224-6.
2，张栋,高惠合,温宝珠,等.正常人体颜面温度分布及红外面像分析[J].激光与红外1994,24(3):52-6.
3，张栋,薛立功,魏正岫,等.面部皮肤温度与面部血流量关系的对照观察[J].生物医学工程学杂志,1999,16(1):81-5.
4，Ueda M,Watanabe N, Ushikubo Y,et al. Changes in regional cortical temperature and cerebral blood flow after cortical spreading depression[J]. Neurol Med Chir (Tokyo),1997,37(6):441-5.
, 百拇医药
5，Vinas FC,Dujovny M,Hodgkinson D. Early hemodynamic changes at the microcirculatory level and effects of mannitol following focal cryogenic injury[J]. Neurol Res,1995,17(6):465-8.
6，Thornhill JAsselin J. The effect of head cooling on the physiological responses and resultant neural damage to global hemispheric hypoxic ischemia in prostaglandin E2 traeted rats[J]. Brain Res,1999,825(1-2):36-45.
7，张栋,王淑友,付卫星.皮层红外热像显示法用于电针效应的初步研究[J].中国中西医结合杂志1997,17(4):224-6.
, 百拇医药
8，张栋,付卫星,王淑友.电针对皮层温度影响的皮层热像显示法研究[J].针刺研究,1999,24(2):146-52.
9，Shirane R, Weinstein PR. Effect of manitol on local cerebral blood flow after temporarv complete cerebral ischemia in rats[J]. J Neurosurg199276(3):486-92.
10，Kuchiwaki H,Inao S,Yoshia K,et al. Effect of intracarntid administration of 6-aminonicotinamid on cerebral blood flow in cat[J]. Stroke1995,26(3):473-8.
收稿日期:1999-10-22, http://www.100md.com
单位：张栋 马惠敏 王淑友 付卫星(中国中医研究院 针灸研究所,北京 100700)；李林 叶翠飞 陈丁生(首都医科大学 宣武医院 北京脑老化重点实验室,北京 100053)
关键词：大脑皮层；温度；微循环；红外热像技术；激光多普勒技术
中国医学物理学杂志000325摘要: 目的:了解大脑皮层温度与微循环血流量的关系,研究皮层表面高低温形成的机理。方法:用皮层红外热像温度显示法在20只开颅家猫大脑表面选择高低温度点,并在其上使用激光多普勒微循环测量仪进行血流量测量。结果:(1)皮层表面存在温度差,所选择的高温点平均温度为(34.83±1.08)℃,低温点为(32.28±1.19)℃,两者P <0.001；(2)在高温点上测量的微血管血流量为311±85.8,低温点上测量的微血管血流量为134±41.7,二者有极显著性差异(P <0.001)(3)在硬脑膜和软脑膜上测量到的血流量无显著性差异(P >0.05)。结论:皮层温度的高低与血流量有直接的关系
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中图分类号: R338.2+5 文献标识码: B 文章编号: 1005-202X(2000)03-0179-03
Comparison of cortical microcirculation flow on regions of different temperature in cerebral hemisphere
ZHANG Dong,WANG Shu-you,FU Wei-xing
( Institute of acupuncture and moxibustion, China Academy of TCM,Beijing 100700 China)
LI lin,MA Hui-min,YIE Cui-fei,CHEN Ding-sheng
, 百拇医药
(Beijing major laboratory of brain ageing,Xuanwu Hospital of Capital Medical University,Beijing 100053,China)
Abstract：Purpose：In order to search the relationship between temperature and microcirculation,and to study principle of forming high or low temperature on cerebral cortex. Methods：The different regions in temperature on cortical surface was selected and its temperature was measured by the Cortical Infrared Thermography(CIT) in 20 exposed cerebral hemisphere｀s cats. Then the microcirculation flow on the regions was measured by laser-Doppler flowmetry (LDF).Results:(1)By CIT measured,the temperature was diverse from the different regions of cortex surface.The temperature on the average was differently 34.83±1.08 °C on selected higher temperature regions,and 32.28±1.19 °C on lower temperature regions. There was a remarkable difference between the two (P <0.001);(2)By LDF,the microcirculation flow on the higher temperature region was 311±85.8(PU),and on the lower temperature region was 134±41.7(PU),there was significant difference between on the region of higher and lower temperature (P <0.001);(3)The microcirculation flow was differently 292±71.9(PU) in the regions of higher temperature and 133±46.20(PU) in regions of lower temperature on dura mater encephali and 311±85.8(PU) in the regions of higher temperature and 134±41.7 in the regions of lower temperature after disposed of dura mater encephali. Conclusion：The cortical temperature relative closely to its circulation flow and there was not significant difference between both dura and pia mater encephali on the microcirculation flow.
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Key words：cerebral cortex;temperature;circulation;infrared thermography;laser-doppler flowmetry
前言:大脑表面的温度存在着一定的差异,这已被用我们所建立的皮层热像显示法所进行的观察证实[1]。根据局部温度形成的机理,皮层的这种温度差异可能与皮层神经元兴奋、该部位组织的代谢量和局部血循环有关。为了探讨皮层高低温度形成的机制,了解皮层微循环与皮层温度的关系,本文应用红外热像技术与激光多普勒技术对家猫大脑皮层的温度和微循环血流量进行了同体对照观察,结果报道于下。
1 材料和方法
(1)实验动物家猫20只,雌雄不拘,体重在2.0～3.5 kg之间,由本院实验动物室提供。
(2)动物造模方法戊巴比妥钠麻醉动物(45 mg/kgip.),以正中线为界,除掉一侧大脑半球上的颅骨,暴露一侧大脑皮层,每只动物只做一侧手术。将保留的头皮及腱膜在开颅术后作临时缝合,重新覆盖于脑表面,抗菌处理后继续饲养。待手术后24小时作浅度麻醉(戊巴比妥钠30 mg/kg ip.)后,打开临时缝合伤口,重新暴露皮层,以进行皮层红外热像图和激光多普勒微循环观察。
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(3)实验仪器及实验环境皮层温度测量使用AGA红外热像仪(瑞典AGEMA公司产),主机温度分辨力为0.1 ℃,用红外摄像机摄取动物大脑半球的实时图像,主机黑白显示器和彩色监视器进行连续显像,并用该仪器系统的TC-800型计算机和DISCO3.1热像图处理程序进行热像图的储像及温度数据的提取;实验过程用VR-30型红外录像机进行记录,DH-1型红外温度定标源用于温度绝对值的校定。皮层微循环使用Periflux-4001型激光多普勒血流仪(瑞典PERIMED公司产),对观察过程进行连续计算机记录,观察结果以血流量/时间曲线显示并以单位时间内的血流量平均值(电压值mV)统计处理。(PU是表示组织血流量的相对单位,它的变化值直接反映微循环血流量的改变,1 PU=10 mV电压)。
实验环境:本批实验的实验室温在25.5～29.2 ℃,相对湿度在33%～60%之间,每例实验前后的室温波动在±0.5 ℃之间。
(4)皮层温度和微循环的观察步骤皮层温度观察:首先对打开临时缝合伤口,暴露出的一侧大脑半球的家猫进行红外热像图记录,用红外摄像机在皮层侧位摄像,显示皮层的红外热像图,并用计算机和热图处理程序进行皮层高温和低温点的选择和温度值的提取,在皮层上对高低温度点予以标记。
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皮层微循环观察:将浅麻醉动物固定在SN-3型脑立体定位仪(日本产)上,用激光多普勒血流仪的激光探头在予以标记的皮层高、低温点上进行皮层微血管血流量的记录。本文进行了保留硬脑膜和去除硬脑膜两项测量的对比,即在测定保留硬脑膜微循环血流量之后,用手术剪轻轻除去硬脑膜,暴露出软脑膜之后在相应点上再进行测量和记录,用以比较硬、软脑膜上血流量之差异。
(5)皮层温度和血流量的统计分析对所选择的皮层上的高温点和低温点的温度值进行提取,同时对保留硬脑膜和去除硬脑膜的上述两点上皮层微循环血流量(以相对电压值mV表示)进行统计。分析:①高温点与低温点的温度均值之比;②软脑膜高、低温点上微循环血流量均值之比;③去除硬脑膜前后高温点上血流量之比和去除硬脑膜前后低温点上血流量之比;进而了解皮层温度与血流量之关系。
表1 皮层高温点与低温点温度值的比较(单位：PU) 组别(部位)
n
, http://www.100md.com
x±S(℃)
t值
P
高温点
34.83±1.08
20
7.08
<0.001
低温点
32.28±1.19
2 实验结果
2.1 大脑半球高、低温点的温度值统计
, http://www.100md.com 用红外热像仪对单侧大脑半球所进行的皮层热像显示法的观察,得到大脑半球温度分布图象,并在皮层上选择高温点和低温点(图1),予以定点标记, 用计算机分别提取两部位的温度值并进行统计。从两个部位20例温度平均值可见,高、低温均值相差2.5 ℃左右,两者之间有显著性差异 P <0.001(表1)。
图1 大脑皮层红外热像图显示二例及所选择的高低温点示意
(a 左侧大脑显示; b 右侧大脑显示)
表2 脑软膜高、低温点上微循环血流量的比较(单位: PU) 组别(部位)
n
微循环血流量(X±S)
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t值
P
高温点(34.93℃)
311±85.8
7.24
<0.01
20 7.24 <0.001
134±41.7
表3 去除硬脑膜前后高低温点上微循环血流量的比较 组别(部位)
n
微循环血流量(X±S)
t值
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P
硬脑膜
292±71.9
高温点(34.83℃)
20
0.76
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软脑膜
311±85.8
硬脑膜
133±46.2
低温点(32.28℃)
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>0.9
软脑膜
134±41.7
图2 大脑微血管血流量的连续描记图(纵坐标单位: PU)
A. 硬脑膜高温点 B. 软脑膜高温点 C. 硬脑膜低温点 D. 软脑膜低温点
2.2 软脑膜高、低温点上微循环血流量测量
在暴露的大脑半球上去除硬脑膜后 并在前项检测出高低温点的相应位置点上,进行软脑膜微循环的测量。得到的结果示:高温点部位的平均血流量为311±85.5,低温点平均为134±41.7,两者有显著性差异(表2),典型血流图记录见图2 B、D。
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2.3 去除硬脑膜前后微循环血流量的比较
在未去除硬脑膜之前记录硬脑膜血流量,用以同软脑膜上血流量比较。观察结果显示:去除硬脑膜前后,无论在高温点还是在低温点上血流值均较接近,统计学的比较无显著差异(表3),典型血流图记录见图2 A、B(高温点)和图2 C、D(低温点)。该结果说明,进行家猫皮层微循环血流量的测量时,硬脑膜的影响不大。
3 讨 论
体温在哺乳动物体上是较为恒定的,这对于生命的复杂生物反应和过程是极为重要的。但是机体在特殊的条件或环境中,体温可以被诸如改变代谢、加速血循环、闭合皮肤微循环和汗腺等进行一定范围内的调控,以适应环境或制造内环境来完成各种生物反应。温度在机体的各部位是不一致的,如体核的温度较高,体表温度较低;头面部温度较高,四肢温度较低。在局部区域内,温度的差异也相差较大,我们曾经对人体颜面部的温度进行过观察,各部位高低温差平均可达3.4℃左右[2];而对形成温度差的原因进行研究显示,它又与血流量有直接的关系[3]。根据上述工作结果,我们对在皮层出现的温度差异现象进行了本文所述的对照观察,目的是了解皮层高低温现象与血循环的关系。本文在家猫大脑皮层的实验结果与设想相同,即血循环在皮层也可导致局部温度高低。有研究表明,应用在颅骨表面测量红外辐射变化与皮层微循环对照的观察显示,随着皮层微循环的变化,皮层(反映到颅骨上)的局部温度也有增减[4];而在不同的温度条件下[5],或者在由前列腺素E2引起的体温升高中[6],皮层微血管的舒缩状态可以改变,进而引起微循环血流量增减。上述结果与本文的观察是一致的,说明温度与微循环血流量是相互影响的,有着互为因果的关系。
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红外热像技术是一种无接触和客观成像的测温方法,它可以将检测目标以图象的形式大范围地显示出来。皮层红外热像显示法(CIT)是我们应用该技术建立的一种新的神经温度图象方法,该方法将暴露的皮层的表面温度用图象显示。建立皮层红外热像显示法不仅是为了了解皮层的温度状态,另一个主要目的则是应用该方法进行脑功能活动的研究。在此方面,我们已进行了针灸对皮层温度影响的实验研究,得到电针后皮层某些特定部位产生一定温度反应的结果[7～8]。对电针后温度反应的解释我们认为是皮层神经元活动增加,引起局部代谢和局部血流量增加所致。本文结果证明了其中的一个方面,即皮层温度与血流量直接相关,然而是否血流量的增加是神经元活动增强的直接反应仍需要直接实验验证。而在此方面已有的研究似对这一关系给予了肯定 如Shirane R 等观察到,在脑缺血时EEG的幅度降低,说明脑的血供减少时神经元活动减弱[9];还有观察显示在使用6-氨基尼克酰胺后皮层的微循环、脑细胞代谢(氧含量和葡萄糖利用率)和EEG的a-2节律比率均同步性地降低或减弱,说明血循环、脑细胞电活动和代谢之间有着非常密切的联系[10]。因此,我们似可得出下列关系的联系,即皮层温度高低系由局部血循环引起,而后者又被皮层神经元兴奋状态所确定。如果上述关系式成立的话,我们建立的皮层热像显示法所记录出的皮质温度分布图象,就可能反映脑半球神经元兴奋、抑制的分布状态。当然这还尚需进一步的工作,并了解和排除更多的影响温度与循环、循环与神经兴奋的其他因素。
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激光多普勒技术是通过激光发生器通过探头发射激光束,照射到组织后,反射回来的激光再经检测探头的光导纤维传回到光电转换器和光电放大器中,完成检测环路。由于组织中血流的移动,反射光束产生频移,该频移的大小即是血流量多少的标志。激光束的照射范围约在1mm半径的半球内。以往采用激光多普勒技术对皮层微循环的研究大多是在软脑膜上进行的,这主要是为了更直接地测量脑实质血供应的情况。本文在两个层次上进行了对照观察,即硬脑膜上和软脑膜上,所得到的结果接近,说明硬脑膜外的记录也能反应皮层血流量大小。这一结果可能是由于激光束穿透了厚度约为0.1～0.2mm、血循不丰富的硬脑膜,反射回来的仍以下面的软脑膜和皮层组织反射激光束为主所致。同时这一结果提示,类似的观察可以考虑在不去除硬脑膜的条件下进行,因为保留硬脑膜可以使动物处于更正常的生理状态。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(39770925);国家中医药管理局立项课题(95L035);国家人事部资助优秀回国人员科研项目(1998);北京市科委资助北京重点实验室项目(951890600)
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作者简介:张栋(1956- ),男,北京人,中国中医研究院副研究员,中国医学影像技术研究会理事,从事中医针灸的基础研究和红外热像技术的医学应用研究
参考文献
1，张栋,付卫星,王淑友.大脑皮层的红外热像图显示[J].中国医学影象学杂志1998,6(3):224-6.
2，张栋,高惠合,温宝珠,等.正常人体颜面温度分布及红外面像分析[J].激光与红外1994,24(3):52-6.
3，张栋,薛立功,魏正岫,等.面部皮肤温度与面部血流量关系的对照观察[J].生物医学工程学杂志,1999,16(1):81-5.
4，Ueda M,Watanabe N, Ushikubo Y,et al. Changes in regional cortical temperature and cerebral blood flow after cortical spreading depression[J]. Neurol Med Chir (Tokyo),1997,37(6):441-5.
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5，Vinas FC,Dujovny M,Hodgkinson D. Early hemodynamic changes at the microcirculatory level and effects of mannitol following focal cryogenic injury[J]. Neurol Res,1995,17(6):465-8.
6，Thornhill JAsselin J. The effect of head cooling on the physiological responses and resultant neural damage to global hemispheric hypoxic ischemia in prostaglandin E2 traeted rats[J]. Brain Res,1999,825(1-2):36-45.
7，张栋,王淑友,付卫星.皮层红外热像显示法用于电针效应的初步研究[J].中国中西医结合杂志1997,17(4):224-6.
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8，张栋,付卫星,王淑友.电针对皮层温度影响的皮层热像显示法研究[J].针刺研究,1999,24(2):146-52.
9，Shirane R, Weinstein PR. Effect of manitol on local cerebral blood flow after temporarv complete cerebral ischemia in rats[J]. J Neurosurg199276(3):486-92.
10，Kuchiwaki H,Inao S,Yoshia K,et al. Effect of intracarntid administration of 6-aminonicotinamid on cerebral blood flow in cat[J]. Stroke1995,26(3):473-8.
收稿日期:1999-10-22, http://www.100md.com