兔大脑中动脉阻塞模型局灶性脑缺血区超早期水分子扩散异常的病理基础研究
区超早期水分子扩散异常的病理基础研究
韩鸿宾 谢敬霞
摘要 目的：观察兔大脑中动脉阻塞(MCAO)缺血模型的早期MR表现与演变规律；明确脑缺血区超早期水分子扩散异常的病理基础以及扩散加权像(DWI)超早期显示局灶脑缺血范围上的意义。 方法：新西兰大白兔45只经左眶入路大脑中动脉结扎后, 行MR检查, 包括DWI、常规T1WI、T2WI，观察异常信号的出现时间, 异常信号的范围, 并计算扩散异常区的扩散速率变化, 取不同的时间点(0.5～36小时)进行病理检查与红四氮唑 (TTC) 染色。另外8只仅暴露大脑中动脉, 而不结扎。 结果：在兔MCAO后30分钟, 在DWI上, 基底节区出现异常高信号, 表观扩散系数比率下降至49.2%, 于3小时达到最低(47.5%), 18小时时开始升高。T2WI最早在2小时, 平均在(2.4±0.5)小时出现异常高信号。DWI与T2WI所显示的异常范围逐渐增大, 最终累及额顶叶皮层区。超早期缺血区扩散异常下降的病理基础为神经细胞嗜酸性变, 缺血后的细胞内改变, 包括线粒体、内质网等细胞器的肿胀。在缺血早期血脑屏障破坏的逐渐加重及间质性水肿的出现未引起缺血区水分子扩散的明显改变。缺血后期扩散值升高的病理基础是细胞膜破坏、局灶梗死及血脑屏障的破坏。缺血区DWI异常容积的增加在超早期表现为双峰, 中间存在平台期。超早期DWI显示的缺血范围与TTC染色所显示的缺血范围无显著性差异(配对t检验, t=1.42,P>0.05)。结论：DWI可以在超早期发现缺血病灶, 早于常规T2WI、T1 WI。DWI所显示的异常信号区能准确反映缺血范围。超早期缺血区扩散异常的病理基础为缺血后的细胞内改变, 缺血区水分子扩散速率与扩散成像对血脑屏障的破坏及间质水肿的加重不敏感。
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关键词：脑缺血 动物 实验 磁共振成像 病理学
近年来, 随着介入技术及脑缺血神经保护药物的研究进步, 脑缺血性中风的超早期治疗呈现出了新的希望, 脑梗死的超早期诊断及治疗时间窗的研究是进行科学治疗的前提和基础。
初步临床试验已经证实磁共振扩散成像可以在超早期诊断脑缺血(最早于缺血发作后2小时), 并且, 扩散值随时间有一定的演变规律[1] 。本研究针对超早期脑缺血区扩散异常变化及其演变规律的病理基础进行进一步的研究, 探讨扩散加权像(DWI)早期诊断脑缺血的生物物理学机制, 讨论其在脑缺血早期治疗中的潜在价值。
材料与方法
1.实验动物: 新西兰大白兔53只,由北京医科大学实验动物部提供。 体重2.5～3.5 kg。雌雄不限。大脑中动脉结扎组45只, 对照组8只。
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2.模型制作: 采用无菌手术原则, 经左眶入路结扎大脑中动脉的方法[2]。对照组仅暴露大脑中动脉, 不予结扎。
3.实验动物的麻醉与基本生命体征的监测: 20%的氨基甲酸乙酯(乌拉坦)静脉注入1 g/kg。气管插管保持家兔气道通畅, 肝素溶液浸泡的静脉穿刺针经右侧股动静脉插管, 用来检测动脉的血气与血葡萄糖变化。经静脉通路注入葡萄糖林格溶液,每天每公斤体重20 ml。动脉血气监测: 于结扎前与结扎后3、12、24小时分别经股动脉取血测量血氧分压(PO2)、二氧化碳分压(PCO2)与血糖的变化。
4.磁共振成像: 采用Siemens 1.5 T Vision 3.0 MR机。在左侧大脑中动脉结扎后30分钟开始进行磁共振检查, 所有动物均分别进行冠状位扫描, 层厚3 mm, 以视交叉为中心。磁共振成像检查的顺序如下:DWI: TR 0.8 毫秒， TE 123毫秒；矩阵128×128。共进行3次, 其相应的扩散敏感梯度分别为0 s/mm2, 300 s/mm2与1 200 s/mm2。T2WI: TR 2 500毫秒，TE 99毫秒；矩阵176×512。T1WI：TR 564毫秒，TE 15毫秒；矩阵128×256。
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5.对照组: 8只, 经左眶入路, 暴露左大脑中动脉, 但不进行任何进一步的处理，行磁共振扫描等的观察。分别在4、12小时与24小时各处死2只, 行病理检查。另2只24小时时处死, 行红四氮唑 (氯化-2,3,5,-三苯基四氮唑, 简称TTC) 染色。
6.病理结果观察组 :(1)分别在0.5、1.5、3、5、8、12、14、18、24、36小时各取3只，检查后迅速经左心室注入质量分数为0.04的多聚甲醛溶液, 开颅取脑, 按照以视交叉为中心，冠状位, 间隔3 mm断层切片, 行常规HE与电子显微镜(简称电镜)检查(铅铀双染色, H-500型透射电镜)。(2)TTC染色组: 3、5、12、14、24小时分别3只, 进行TTC染色观察缺血灶的范围。将兔处死后, 迅速取出大脑, 按磁共振扫描的同层将兔脑切成脑片, 迅速置于质量分数为0.02 TTC液中, 37℃避光温育40分钟, 然后转移至磷酸缓冲液配制的福尔马林液内固定。观察脑组织的缺血范围。
7.结果处理: 对扩散异常区中心进行扩散值的计算。
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ADC =ln(S1/S0)/(b0-b1)
(1)
ADCR=缺血区ADC值/对侧相应区ADC值
(2)
式中ADC为表观扩散系数, b为扩散敏感系数, S为某一扩散系数下的信号强度。ADCR为ADC比率。
采用体示学方法测量信号异常区的范围 :扩散异常区、TTC异常染色区、T2WI异常区。将测到的异常信号面积与同层同侧脑片面积的比率求得异常范围面积异常的百分比(HLA%), 将不同层得到的HLA%相加得到异常范围容积异常的百分比(HLV%)。
将ADC值、扩散异常容积、T2WI异常容积及TTC染色异常的HLV%进行配对t检验及相关分析。
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实验结果
一、 对照组
所有对照组实验动物在DWI、T1WI与T2WI上均未见异常，同时, 病理结果(4、12、24小时)未见缺血性改变。
二、实验动物组
1. 24小时实验动物(42只)实验室检查结果如表1所示。
表1 24小时42只实验动物的实验室检查结果(x±s)
时间(小时)
PO2(mm Hg)
PCO2(mm Hg)
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pH值
血糖(mmol/L)
结扎前
98.3±6.7
31.5±2.2
7.23±0.05
7.2±1.5
1
97.5±5.6
33.2±2.8
7.35±0.12
7.1±1.1
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8
99.2±7.3
33.5±3.5
7.28±0.08
7.3±1.2
16
97.1±6.3
32.6±2.7
7.26±0.04
7.1±1.6
24
98.9±8.1
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34.1±3.7
7.30±0.03
7.4±1.7
F值
0.24
0.15
0.08
0.81
P值
>0.05
>0.05
>0.05
>0.05
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注:PO2为动脉血氧分压，PCO2为二氧化碳分压；F检验表明:各组数据的不同时间的组间均无显著性差异 2.缺血区DWI与常规T1WI、T2WI表现: (1)缺血区DWI的表现: MCAO后0.5小时在所有家兔中均出现DWI上的异常高信号, 位于尾状核和(或)屏状核区(图1),在0.5～3小时之间扩散异常区迅速扩大, 主要局限于基底节区。扩散异常的容积增加速率平均为每小时5.4%。在3～10小时左右, 出现扩散异常容积增加的相对平台期，增加的速率平均为每小时0.3%。在10～18小时出现第2次扩散异常容积增加的相对加快期, 增加速率平均为每小时2.0%，增加的异常范围主要位于额顶叶交界处的皮质区。在18～36小时异常范围HLV%达到(36.0±5.1)%，每小时平均上升0.1% (图1)。(2)缺血区T2WI、T1WI的表现: 在T2WI上, 平均于(2.4±0.5)小时出现异常高信号区, 与扩散像相同, 也首先出现在基底节区, 然后向皮层区扩展, 在T2WI上未见与扩散像类似的平台期, 在3～18小时异常信号区容积增加速率为每小时2.0%。之后缓慢上升, 18～36小时时平均速率为每小时0.2%。在10小时以前, DWI与T2WI所显示的缺血范围差异有显著性意义(配对t检验，t=7.56，P=0.000 1), 在10小时后, DWI与T2WI显示的缺血范围一致, 两者间差异无显著性意义(配对t检验，t=0.33, P=0.752 7)。T1WI平均于(4.8±1.1)小时出现异常低信号区(图3)。
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图1 缺血区扩散加权像(DWI)表现:上图为兔大脑中动脉结扎后0.5小时, 在基底节区可见异常高信号; 中图为兔大脑中动脉结扎后6小时,病灶区的异常信号范围增大,部分皮层区出现异常高信号;下图为兔大脑中动脉结扎后24小时,病灶区异常高信号范围扩大到额顶叶皮层区 图2 缺血区T2WI表现:上图为兔大脑中动脉结扎后0.5小时, T2WI未见明显异常信号; 中图为兔大脑中动脉结扎后6小时,异常高信号首先出现在基底节区;下图为兔大脑中动脉结扎后24小时,病灶区异常高信号范围扩大到额顶叶皮层区
由表2可知, DWI在0.5小时时已出现异常, 随时间延长其异常信号的HLV% 出现2次上升的高峰,中间存在平台期; T2WI在0.5小时时未见异常，其异常信号的HLV% 随时间延长而逐渐上升,未见与DWI类似的平台期。
表2 45只实验动物不同时间缺血区DWI、T2WI、TTC染色的HLV%演变表(x±s)
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时间(小时)
DWI
T2WI
TTC染色
0.5
2.8±0.6
0…
1.5
7.2±1.8
0
10.4±1.2
3.0
16.3±2.2
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2.2±0.3
14.5±0.3
5.0
17.7±2.4
10.2±1.4
18.2±0.3
8.0
18.3±2.6
15.2±2.4
19.1±0.3
10.0
18.6±2.4
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19.9±2.6…
12.0
25.0±2.3
24.7±3.1
27.8±0.3
14.0
31.0±1.9
31.6±2.2
28.5±0.3
18.0
34.6±3.5
33.0±3.3…
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24.0
35.8±3.9
35.1±4.6
34.0±0.3
36.0
36.0±5.1
36.2±4.2…
注:DWI为扩散加权像；TTC为红四氮唑染色；HLV%为异常范围容积异常的百分比
3.缺血区的水分子ADC值变化演变规律:正常兔脑基底节区的水分子ADC平均为(6.0±0.1)×10-4 mm2/s，皮层区水分子ADC为(6.1±0.1)×10-4 mm2/s。(1)基底节区扩散值的演变: 在MCAO后0.5小时, ADC值平均下降为(3.1±0.9)×10-4 mm2/s，ADCR为49.2%；之后继续下降, 于3小时时ADC值达到(2.8±0.7)×10-4 mm2/s，ADCR为47.5%；在12小时ADC值为(3.0±0.6)×10-4 mm2/s，ADCR为50.0%。在24小时时ADC值达到(3.6±0.9)×10-4 mm2/s，ADCR为56.7% 。在36小时, ADC值上升为(4.0±1.2)×10-4 mm2/s，ADCR为64.6%。(2)皮质区扩散值改变的规律:在1.5～3.5小时时出现皮质区的DWI异常, 其ADC值下降为(5.6±1.1)×10-4 mm2/s，ADCR为89.5%。在5小时时下降为(4.3±1.0)×10-4 mm2/s, ADCR为70.2%, 之后无明显绝对值的变化,于36小时时达到(4.4±1.1)×10-4 mm2/s, ADCR为68.9%(表3)。
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表3 45只实验动物不同时间缺血区ADC值的变化(x±s)
时间 (小时)
基底节区
额顶叶皮质区
ADC值
(×10-4mm2/s)
对侧ADC值
(×10-4mm2/s)
ADCR(%)
ADC值
(×10-4mm2/s)
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对侧ADC值
(×10-4mm2/s)
ADCR(%)
0.5
3.1±0.9
6.1±1.4
49.2±6.6
6.1±1.1
6.3±1.6
97.5±3.7
1.5
3.0±0.6
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5.9±0.6
51.2±5.5
6.1±1.1
6.0±1.6
112.5±10.3
3.0
2.8±0.7
6.0±0.6
47.5±3.3
5.6±1.1
6.1±1.8
89.5±7.3
, 百拇医药
5.0
2.9±0.7
6.0±0.9
48.1±4.6
4.3±1.0
6.0±1.3
72.0±3.5
8.0
2.9±0.6
6.1±1.0
46.7±3.9
4.0±0.9
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6.1±0.8
65.5±4.8
10.0
3.0±0.6
5.9±1.2
50.0±6.3
3.8±0.6
6.1±1.5
61.8±5.3
12.0
3.0±0.6
5.9±1.2
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50.0±4.5
3.8±0.6
6.3±1.2
61.5±4.3
14.0
3.1±0.7
6.0±1.0
51.8±4.4
3.8±0.9
6.5±1.5
59.4±6.3
18.0
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3.2±0.6
6.0±1.1
52.5±5.3
3.8±0.6
5.9±1.1
60.5±3.6
24.0
3.6±0.9
5.9±1.0
56.7±6.2
3.9±0.9
6.5±0.9
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63.8±4.2
36.0
4.0±1.2
6.1±1.1
64.6±4.9
4.4±1.1
6.5±1.3
68.9±5.7
注:ADC为表观扩散系数；ADCR为表观扩散系数比率 表3可见在缺血早期, 基底节区出现扩散的迅速下降, 皮层区未见明显ADCR下降。之后,维持在较低水平, 在18小时后出现轻微升高。额顶叶皮质区扩散值在3小时时开始出现下降, 之后维持在较低水平, 36小时时出现轻微升高。
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4.扩散异常区的病理基础:(1) 基底节区扩散下降的病理基础: 缺血0.5小时时, 光学显微镜(简称光镜)下未见神经细胞明显缺血改变,电镜下见细胞内水肿, 包括线粒体轻度肿胀、内质网、高尔基体轻度扩张, 核固缩, 细胞膜的形态未见明显改变, 血管内皮细胞扁平, 管周无空隙。1.5小时, 光镜下, 可见部分神经细胞出现缺血改变, 包括, 细胞核深染、部分细胞浆嗜酸性变(图4), 尼氏体消失；电镜下仍见细胞内水肿改变, 线粒体肿胀、内质网扩张, 核固缩, 部分细胞膜形态稍有改变。缺血3小时时, 光镜下见细胞周围水肿的改变, 核固缩，电镜下见细胞器肿胀进一步加重, 部分线粒体空泡化, 嵴断裂(图5), 核膜间隙不规则扩大, 有髓纤维髓鞘解离, 血管内皮细胞间隙稍大, 星形细胞足板肿胀, 轴索空泡化(图6)。 缺血后5小时, 光镜下出现间质水肿,神经细胞周围水肿，血管周间隙扩大, 其内出现淡粉染色的絮状物(图7)。核固缩, 部分核膜分离, 横突形成; 电镜下见星形细胞足板肿胀疏松, 空泡化。18小时时, 血管周围间隙水肿进一步加重, 内皮细胞空泡化, 星形细胞足板空泡化。白质纤维分层, 髓鞘变性。24小时, 基底节区的病灶于光镜下见神经细胞坏死, 神经细胞数量减少, 部分破溃, 白质大量脱髓鞘，并见小胶质细胞吞噬现象(图8); 电镜下, 见神经细胞正常结构破坏, 血管周围胞膜紧密连接处空泡样变, 白质髓鞘松解破坏, 轴索空泡、变性, 大小不一, 囊泡样变化, 髓鞘脱失。36小时光镜下见局灶状坏死。(2) 额、顶叶皮质区扩散下降的病理基础: 在MCAO后3小时时, 额顶叶区于光镜下可见皮层区神经细胞早期缺血改变, 未见细胞周围及血管周围间隙的水肿表现。 在8小时电镜下出现间质水肿与细胞缺血的典型改变, 之后, 皮层区间质水肿与细胞性水肿同时逐渐加重, 于24小时时,可见神经细胞坏死,神经细胞数量减少, 部分破溃, 白质大量脱髓鞘，血管周围见渗出和红细胞的漏出，以及吞噬细胞。电镜下见神经细胞正常结构破坏, 血管周围胞膜破坏、水肿明显。36小时时,光镜下见组织灶状坏死。细胞结构消失。
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图3 同图1。T1WI于4～6小时才出现异常低信号(箭头) 图4 兔大脑中动脉结扎缺血后1.5小时,光学显微镜(简称光镜)下 (HE ×20)示神经细胞缺血后细胞浆嗜酸性变 图5 兔大脑中动脉结扎缺血后3小时,电子显微镜(简称电镜)下(铅铀双染色 ×8 000)示线粒体空泡化, 嵴断裂, 内质网肿胀,细胞膜完整 图6 兔大脑中动脉结扎缺血3小时后, 电镜下(铅铀双染色 ×8 000)示血管内皮细胞空泡化, 星形细胞足板肿胀, 轴索空泡化 图7 兔大脑中动脉结扎缺血后5小时, 光镜下(HE ×20) 示神经细胞周围水肿，血管周间隙扩大, 其内出现淡粉染色的絮状物 图8 兔大脑中动脉结扎缺血后24小时, 光镜下(HE ×10)示基底节区的病灶内见神经细胞坏死，数量减少,见小胶质细胞吞噬现象,即格子细胞
5. TTC染色结果: TTC染色异常区随时间的变化如表2所示，TTC染色异常的部位与DWI所显示的区域一致, 均首先出现在基底节区(1.5～8小时), 然后, 逐渐扩展至额顶叶区域(8～24小时)。正常非缺血区表现为组织红染， 而缺血区表现为组织染色变淡, 呈淡粉红色或白色。
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6.TTC染色异常范围与MR表现的关系: 在MCAO后10小时之前, DWI所显示的范围与TTC染色所显示的缺血范围无显著性差异(配对t检验, t=1.42,P>0.05)。而T2WI所显示的范围小于 TTC染色的范围, 之间存在显著性差异(t=9.61, P<0.01)。在10小时以后, DWI与TTC染色及T2WI所显示的异常范围之间无显著性差异(F检验, F=0.08,P>0.05)。
DWI所显示的异常区域的关系与TTC染色所显示的异常范围有统计学上的相关性(r=0.963 2， P<0.000 1), 扩散范围=0.997 8×TTC, 回归方程的精确检验值为38.86。
在1.5小时时, TTC染色所显示的异常范围大于DWI所显示的异常区域, HLV%分别平均为10.4% 与7.2%。
讨论
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本实验从微观形态学角度来阐明缺血早期水分子扩散下降的生物学基础。
一、 缺血超早期水分子扩散改变的病理基础
本实验证实无论在基底节区或额顶叶皮质区出现缺血的早期均首先为细胞内的早期缺血改变, 包括细胞器的肿胀, 如线粒体、内质网、高尔基体等, 在3小时开始出现血脑屏障的轻微破坏,光镜与电镜下间质水肿逐渐加重, DWI无论在异常信号的容积上, 或缺血中心区扩散数值上在超早期(3～8小时)均无明显的变化。T2WI上异常信号的出现时间与血脑屏障的轻微破坏、间质水肿的出现时间相一致, 之后随缺血的加重, 细胞周围及血管周围间隙开始出现。血脑屏障进一步破坏, 光镜下出现间质水肿,神经细胞周围水肿，血管周间隙扩大, 其内出现淡粉染色的絮状物。在这个过程中, 尽管DWI未见明显变化, 但T2WI上异常信号的容积逐渐扩大, 在8～10小时时, T2WI与DWI所显示的异常范围一致。
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无论在基底节区或皮层区,缺血早期在出现细胞早期缺血改变时, 扩散值均表现为下降, 说明缺血早期的细胞内改变可能是扩散下降的原因, 随着缺血的进一步加重, 血脑屏障的破坏、间质的水肿逐渐加重, 而此时, 缺血部位的扩散值未见明显改变。这种情况在基底节区与皮层区均表现相同，说明在超早期间质水肿对缺血区的扩散值无明显影响。
目前, 缺血超早期, 水分子扩散下降存在几种学说, 包括微循环障碍学说、温度学说、细胞内水肿学说等, 本实验结果支持后者：在缺血早期由于能量代谢障碍, 需能钠-钾泵衰竭, 导致钠在细胞内潴留, 引起细胞内水肿。同时, T2WI上在超早期小于3小时时未见明显的异常,说明组织总水含量在此时无明显的升高。进一步提示, 在超早期细胞内外水分的重新分配导致了DWI的异常。
基底节区在36小时时, 出现局灶性梗死灶, 扩散值出现升高。Pierpaoli等[3] 应用光化学模型也得到了类似的结果，说明细胞膜的破裂及组织液化坏死是扩散值升高的原因, 这与扩散下降的细胞水肿学说是一致的。当细胞膜破裂后, 细胞内细胞器等有形结构破坏, 并进入间隙较宽的细胞间隙, 使水分子的扩散不再严重受限，单位成像像素内的总体扩散出现上升。
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扩散值在超早期的下降以及间质水肿出现后对缺血区扩散值无明显影响, 这一发现有两方面的意义:(1)指导临床对急性间质性脑水肿与脑细胞中毒性水肿(缺血或缺氧改变)的鉴别。(2)在缺血的超早期,扩散值的变化对血脑屏障的破坏、间质水肿的变化不敏感,说明缺血区水分子扩散的测量对血脑屏障的破坏程度及其演变无意义。
二、DWI与T2WI在显示缺血范围上的价值
TTC是一种水溶性盐类物质, 可以与正常细胞内的脱氢酶反应生成红色的脂溶性物质, 坏死组织由于酶失活而不着色, 从而观察梗死区的大小[4]。本实验证实, 无论在超早期或早期, 扩散像显示的缺血范围与TTC显示的范围一致, 可以用来显示确切的缺血范围, 两者的结果呈明显相关(r=0.96, P<0.01)。TTC染色与DWI所显示的缺血范围随时间增加而逐渐增加, 说明在超早期缺血区是动态变化的。
, http://www.100md.com T2WI在8～10小时之前, 显示的异常范围小于TTC染色与DWI所显示的范围, 在10小时之后, T2WI与后两者的显示范围无明显差异。
三、缺血区扩散像演变规律及其可能机制
家兔MCAO 缺血模型为进展性脑梗死过程, 是一个渐进性过程, 在MCAO后0.5～3小时与8～12小时分别出现2次扩散异常容积的高峰。在3～8小时之间及12小时以后存在平台期。缺血病灶首先出现在基底节区, 逐渐扩大, 在4～8小时进展较慢, 在8～12小时出现另一次进展加速, 病灶向皮质区扩大, 在36小时时HLV%达到37.5%。
Kaplan等[5]结扎大鼠大脑中动脉后观察其梗死面积, 发现局灶性脑缺血1小时后梗死面积很小或没有, 缺血2～3小时时, 梗死面积扩大, 而缺血3～4小时, 梗死面积与缺血24小时时相似。利用动态CT观察家兔局灶性脑缺血模型的灌注延迟区域在缺血后2小时转化为无血流区域, 从梗死后2小时到4小时, 缺血损伤继续发展[6]。以上实验表明, 在多种因素的作用下, 边缘带的血流、电活动、离子和能量状态不断发生变化, 在缺血持续存在的情况下, 边缘带最后发展成为中心区, 即表现为动态边缘带[7]。本实验证实，在缺血的超早期(0.5～3小时), DWI上的异常信号容积逐渐增加, 可能反映着缺血区边缘带的演变过程。
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在3～8小时, DWI上表现为平台期, 在此期, 扩散值也无明显变化, 主要表现为T2WI上的变化。
尽管T2WI不能在超早期显示缺血的确切范围，但其异常的出现时间与血脑屏障的破坏,以及间质水肿的出现是一致的。说明此时缺血区组织的水含量已明显增加，并且随着水肿的加重, T2WI上的异常范围逐渐增加。
缺血后, 基底节区与皮层区DWI表现上存在差异, 一方面, 扩散异常的出现时间不同, 另外, 扩散异常下降的程度不同。扩散异常首先出现在基底节区,在3小时时皮层区才出现少量异常信号。在3小时内, 扩散异常范围的增加主要表现在基底节区, 而在8小时之后，扩散异常区的增加主要位于皮层区。这可能是由于皮层区与基底节区的微观结构不同造成的，或者由于皮层与基底节区神经细胞缺血后发生的改变上存在差异, 即对脑缺血的反应与耐受性等的不同而引起的, 也可能因为侧支循环多少的不同而引起[8,9]。
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在10小时时出现的缺血DWI第2高峰主要集中在额顶叶交界的皮层区,结合本实验病理结果,可能与血管源性水肿出现并加重,进而压迫缺血边缘带有关, 同时由于缺血区酸中毒[10], 扩散性抑制[11], 自由基等的综合因素也可能是第2高峰出现的原因。总之, 随着缺血区病理形态与病理生理的演变, 局部代谢的变化,使第2高峰的机制变得更为复杂, 多种因素同时存在, 共同作用应是这一阶段缺血范围扩大的原因。
作者单位:100083 北京医科大学第三医院放射科
参考文献
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韩鸿宾 谢敬霞
摘要 目的：观察兔大脑中动脉阻塞(MCAO)缺血模型的早期MR表现与演变规律；明确脑缺血区超早期水分子扩散异常的病理基础以及扩散加权像(DWI)超早期显示局灶脑缺血范围上的意义。 方法：新西兰大白兔45只经左眶入路大脑中动脉结扎后, 行MR检查, 包括DWI、常规T1WI、T2WI，观察异常信号的出现时间, 异常信号的范围, 并计算扩散异常区的扩散速率变化, 取不同的时间点(0.5～36小时)进行病理检查与红四氮唑 (TTC) 染色。另外8只仅暴露大脑中动脉, 而不结扎。 结果：在兔MCAO后30分钟, 在DWI上, 基底节区出现异常高信号, 表观扩散系数比率下降至49.2%, 于3小时达到最低(47.5%), 18小时时开始升高。T2WI最早在2小时, 平均在(2.4±0.5)小时出现异常高信号。DWI与T2WI所显示的异常范围逐渐增大, 最终累及额顶叶皮层区。超早期缺血区扩散异常下降的病理基础为神经细胞嗜酸性变, 缺血后的细胞内改变, 包括线粒体、内质网等细胞器的肿胀。在缺血早期血脑屏障破坏的逐渐加重及间质性水肿的出现未引起缺血区水分子扩散的明显改变。缺血后期扩散值升高的病理基础是细胞膜破坏、局灶梗死及血脑屏障的破坏。缺血区DWI异常容积的增加在超早期表现为双峰, 中间存在平台期。超早期DWI显示的缺血范围与TTC染色所显示的缺血范围无显著性差异(配对t检验, t=1.42,P>0.05)。结论：DWI可以在超早期发现缺血病灶, 早于常规T2WI、T1 WI。DWI所显示的异常信号区能准确反映缺血范围。超早期缺血区扩散异常的病理基础为缺血后的细胞内改变, 缺血区水分子扩散速率与扩散成像对血脑屏障的破坏及间质水肿的加重不敏感。
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关键词：脑缺血 动物 实验 磁共振成像 病理学
近年来, 随着介入技术及脑缺血神经保护药物的研究进步, 脑缺血性中风的超早期治疗呈现出了新的希望, 脑梗死的超早期诊断及治疗时间窗的研究是进行科学治疗的前提和基础。
初步临床试验已经证实磁共振扩散成像可以在超早期诊断脑缺血(最早于缺血发作后2小时), 并且, 扩散值随时间有一定的演变规律[1] 。本研究针对超早期脑缺血区扩散异常变化及其演变规律的病理基础进行进一步的研究, 探讨扩散加权像(DWI)早期诊断脑缺血的生物物理学机制, 讨论其在脑缺血早期治疗中的潜在价值。
材料与方法
1.实验动物: 新西兰大白兔53只,由北京医科大学实验动物部提供。 体重2.5～3.5 kg。雌雄不限。大脑中动脉结扎组45只, 对照组8只。
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2.模型制作: 采用无菌手术原则, 经左眶入路结扎大脑中动脉的方法[2]。对照组仅暴露大脑中动脉, 不予结扎。
3.实验动物的麻醉与基本生命体征的监测: 20%的氨基甲酸乙酯(乌拉坦)静脉注入1 g/kg。气管插管保持家兔气道通畅, 肝素溶液浸泡的静脉穿刺针经右侧股动静脉插管, 用来检测动脉的血气与血葡萄糖变化。经静脉通路注入葡萄糖林格溶液,每天每公斤体重20 ml。动脉血气监测: 于结扎前与结扎后3、12、24小时分别经股动脉取血测量血氧分压(PO2)、二氧化碳分压(PCO2)与血糖的变化。
4.磁共振成像: 采用Siemens 1.5 T Vision 3.0 MR机。在左侧大脑中动脉结扎后30分钟开始进行磁共振检查, 所有动物均分别进行冠状位扫描, 层厚3 mm, 以视交叉为中心。磁共振成像检查的顺序如下:DWI: TR 0.8 毫秒， TE 123毫秒；矩阵128×128。共进行3次, 其相应的扩散敏感梯度分别为0 s/mm2, 300 s/mm2与1 200 s/mm2。T2WI: TR 2 500毫秒，TE 99毫秒；矩阵176×512。T1WI：TR 564毫秒，TE 15毫秒；矩阵128×256。
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5.对照组: 8只, 经左眶入路, 暴露左大脑中动脉, 但不进行任何进一步的处理，行磁共振扫描等的观察。分别在4、12小时与24小时各处死2只, 行病理检查。另2只24小时时处死, 行红四氮唑 (氯化-2,3,5,-三苯基四氮唑, 简称TTC) 染色。
6.病理结果观察组 :(1)分别在0.5、1.5、3、5、8、12、14、18、24、36小时各取3只，检查后迅速经左心室注入质量分数为0.04的多聚甲醛溶液, 开颅取脑, 按照以视交叉为中心，冠状位, 间隔3 mm断层切片, 行常规HE与电子显微镜(简称电镜)检查(铅铀双染色, H-500型透射电镜)。(2)TTC染色组: 3、5、12、14、24小时分别3只, 进行TTC染色观察缺血灶的范围。将兔处死后, 迅速取出大脑, 按磁共振扫描的同层将兔脑切成脑片, 迅速置于质量分数为0.02 TTC液中, 37℃避光温育40分钟, 然后转移至磷酸缓冲液配制的福尔马林液内固定。观察脑组织的缺血范围。
7.结果处理: 对扩散异常区中心进行扩散值的计算。
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ADC =ln(S1/S0)/(b0-b1)
(1)
ADCR=缺血区ADC值/对侧相应区ADC值
(2)
式中ADC为表观扩散系数, b为扩散敏感系数, S为某一扩散系数下的信号强度。ADCR为ADC比率。
采用体示学方法测量信号异常区的范围 :扩散异常区、TTC异常染色区、T2WI异常区。将测到的异常信号面积与同层同侧脑片面积的比率求得异常范围面积异常的百分比(HLA%), 将不同层得到的HLA%相加得到异常范围容积异常的百分比(HLV%)。
将ADC值、扩散异常容积、T2WI异常容积及TTC染色异常的HLV%进行配对t检验及相关分析。
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实验结果
一、 对照组
所有对照组实验动物在DWI、T1WI与T2WI上均未见异常，同时, 病理结果(4、12、24小时)未见缺血性改变。
二、实验动物组
1. 24小时实验动物(42只)实验室检查结果如表1所示。
表1 24小时42只实验动物的实验室检查结果(x±s)
时间(小时)
PO2(mm Hg)
PCO2(mm Hg)
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pH值
血糖(mmol/L)
结扎前
98.3±6.7
31.5±2.2
7.23±0.05
7.2±1.5
1
97.5±5.6
33.2±2.8
7.35±0.12
7.1±1.1
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8
99.2±7.3
33.5±3.5
7.28±0.08
7.3±1.2
16
97.1±6.3
32.6±2.7
7.26±0.04
7.1±1.6
24
98.9±8.1
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34.1±3.7
7.30±0.03
7.4±1.7
F值
0.24
0.15
0.08
0.81
P值
>0.05
>0.05
>0.05
>0.05
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注:PO2为动脉血氧分压，PCO2为二氧化碳分压；F检验表明:各组数据的不同时间的组间均无显著性差异 2.缺血区DWI与常规T1WI、T2WI表现: (1)缺血区DWI的表现: MCAO后0.5小时在所有家兔中均出现DWI上的异常高信号, 位于尾状核和(或)屏状核区(图1),在0.5～3小时之间扩散异常区迅速扩大, 主要局限于基底节区。扩散异常的容积增加速率平均为每小时5.4%。在3～10小时左右, 出现扩散异常容积增加的相对平台期，增加的速率平均为每小时0.3%。在10～18小时出现第2次扩散异常容积增加的相对加快期, 增加速率平均为每小时2.0%，增加的异常范围主要位于额顶叶交界处的皮质区。在18～36小时异常范围HLV%达到(36.0±5.1)%，每小时平均上升0.1% (图1)。(2)缺血区T2WI、T1WI的表现: 在T2WI上, 平均于(2.4±0.5)小时出现异常高信号区, 与扩散像相同, 也首先出现在基底节区, 然后向皮层区扩展, 在T2WI上未见与扩散像类似的平台期, 在3～18小时异常信号区容积增加速率为每小时2.0%。之后缓慢上升, 18～36小时时平均速率为每小时0.2%。在10小时以前, DWI与T2WI所显示的缺血范围差异有显著性意义(配对t检验，t=7.56，P=0.000 1), 在10小时后, DWI与T2WI显示的缺血范围一致, 两者间差异无显著性意义(配对t检验，t=0.33, P=0.752 7)。T1WI平均于(4.8±1.1)小时出现异常低信号区(图3)。
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图1 缺血区扩散加权像(DWI)表现:上图为兔大脑中动脉结扎后0.5小时, 在基底节区可见异常高信号; 中图为兔大脑中动脉结扎后6小时,病灶区的异常信号范围增大,部分皮层区出现异常高信号;下图为兔大脑中动脉结扎后24小时,病灶区异常高信号范围扩大到额顶叶皮层区 图2 缺血区T2WI表现:上图为兔大脑中动脉结扎后0.5小时, T2WI未见明显异常信号; 中图为兔大脑中动脉结扎后6小时,异常高信号首先出现在基底节区;下图为兔大脑中动脉结扎后24小时,病灶区异常高信号范围扩大到额顶叶皮层区
由表2可知, DWI在0.5小时时已出现异常, 随时间延长其异常信号的HLV% 出现2次上升的高峰,中间存在平台期; T2WI在0.5小时时未见异常，其异常信号的HLV% 随时间延长而逐渐上升,未见与DWI类似的平台期。
表2 45只实验动物不同时间缺血区DWI、T2WI、TTC染色的HLV%演变表(x±s)
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时间(小时)
DWI
T2WI
TTC染色
0.5
2.8±0.6
0…
1.5
7.2±1.8
0
10.4±1.2
3.0
16.3±2.2
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2.2±0.3
14.5±0.3
5.0
17.7±2.4
10.2±1.4
18.2±0.3
8.0
18.3±2.6
15.2±2.4
19.1±0.3
10.0
18.6±2.4
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19.9±2.6…
12.0
25.0±2.3
24.7±3.1
27.8±0.3
14.0
31.0±1.9
31.6±2.2
28.5±0.3
18.0
34.6±3.5
33.0±3.3…
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24.0
35.8±3.9
35.1±4.6
34.0±0.3
36.0
36.0±5.1
36.2±4.2…
注:DWI为扩散加权像；TTC为红四氮唑染色；HLV%为异常范围容积异常的百分比
3.缺血区的水分子ADC值变化演变规律:正常兔脑基底节区的水分子ADC平均为(6.0±0.1)×10-4 mm2/s，皮层区水分子ADC为(6.1±0.1)×10-4 mm2/s。(1)基底节区扩散值的演变: 在MCAO后0.5小时, ADC值平均下降为(3.1±0.9)×10-4 mm2/s，ADCR为49.2%；之后继续下降, 于3小时时ADC值达到(2.8±0.7)×10-4 mm2/s，ADCR为47.5%；在12小时ADC值为(3.0±0.6)×10-4 mm2/s，ADCR为50.0%。在24小时时ADC值达到(3.6±0.9)×10-4 mm2/s，ADCR为56.7% 。在36小时, ADC值上升为(4.0±1.2)×10-4 mm2/s，ADCR为64.6%。(2)皮质区扩散值改变的规律:在1.5～3.5小时时出现皮质区的DWI异常, 其ADC值下降为(5.6±1.1)×10-4 mm2/s，ADCR为89.5%。在5小时时下降为(4.3±1.0)×10-4 mm2/s, ADCR为70.2%, 之后无明显绝对值的变化,于36小时时达到(4.4±1.1)×10-4 mm2/s, ADCR为68.9%(表3)。
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表3 45只实验动物不同时间缺血区ADC值的变化(x±s)
时间 (小时)
基底节区
额顶叶皮质区
ADC值
(×10-4mm2/s)
对侧ADC值
(×10-4mm2/s)
ADCR(%)
ADC值
(×10-4mm2/s)
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对侧ADC值
(×10-4mm2/s)
ADCR(%)
0.5
3.1±0.9
6.1±1.4
49.2±6.6
6.1±1.1
6.3±1.6
97.5±3.7
1.5
3.0±0.6
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5.9±0.6
51.2±5.5
6.1±1.1
6.0±1.6
112.5±10.3
3.0
2.8±0.7
6.0±0.6
47.5±3.3
5.6±1.1
6.1±1.8
89.5±7.3
, 百拇医药
5.0
2.9±0.7
6.0±0.9
48.1±4.6
4.3±1.0
6.0±1.3
72.0±3.5
8.0
2.9±0.6
6.1±1.0
46.7±3.9
4.0±0.9
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6.1±0.8
65.5±4.8
10.0
3.0±0.6
5.9±1.2
50.0±6.3
3.8±0.6
6.1±1.5
61.8±5.3
12.0
3.0±0.6
5.9±1.2
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50.0±4.5
3.8±0.6
6.3±1.2
61.5±4.3
14.0
3.1±0.7
6.0±1.0
51.8±4.4
3.8±0.9
6.5±1.5
59.4±6.3
18.0
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3.2±0.6
6.0±1.1
52.5±5.3
3.8±0.6
5.9±1.1
60.5±3.6
24.0
3.6±0.9
5.9±1.0
56.7±6.2
3.9±0.9
6.5±0.9
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63.8±4.2
36.0
4.0±1.2
6.1±1.1
64.6±4.9
4.4±1.1
6.5±1.3
68.9±5.7
注:ADC为表观扩散系数；ADCR为表观扩散系数比率 表3可见在缺血早期, 基底节区出现扩散的迅速下降, 皮层区未见明显ADCR下降。之后,维持在较低水平, 在18小时后出现轻微升高。额顶叶皮质区扩散值在3小时时开始出现下降, 之后维持在较低水平, 36小时时出现轻微升高。
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4.扩散异常区的病理基础:(1) 基底节区扩散下降的病理基础: 缺血0.5小时时, 光学显微镜(简称光镜)下未见神经细胞明显缺血改变,电镜下见细胞内水肿, 包括线粒体轻度肿胀、内质网、高尔基体轻度扩张, 核固缩, 细胞膜的形态未见明显改变, 血管内皮细胞扁平, 管周无空隙。1.5小时, 光镜下, 可见部分神经细胞出现缺血改变, 包括, 细胞核深染、部分细胞浆嗜酸性变(图4), 尼氏体消失；电镜下仍见细胞内水肿改变, 线粒体肿胀、内质网扩张, 核固缩, 部分细胞膜形态稍有改变。缺血3小时时, 光镜下见细胞周围水肿的改变, 核固缩，电镜下见细胞器肿胀进一步加重, 部分线粒体空泡化, 嵴断裂(图5), 核膜间隙不规则扩大, 有髓纤维髓鞘解离, 血管内皮细胞间隙稍大, 星形细胞足板肿胀, 轴索空泡化(图6)。 缺血后5小时, 光镜下出现间质水肿,神经细胞周围水肿，血管周间隙扩大, 其内出现淡粉染色的絮状物(图7)。核固缩, 部分核膜分离, 横突形成; 电镜下见星形细胞足板肿胀疏松, 空泡化。18小时时, 血管周围间隙水肿进一步加重, 内皮细胞空泡化, 星形细胞足板空泡化。白质纤维分层, 髓鞘变性。24小时, 基底节区的病灶于光镜下见神经细胞坏死, 神经细胞数量减少, 部分破溃, 白质大量脱髓鞘，并见小胶质细胞吞噬现象(图8); 电镜下, 见神经细胞正常结构破坏, 血管周围胞膜紧密连接处空泡样变, 白质髓鞘松解破坏, 轴索空泡、变性, 大小不一, 囊泡样变化, 髓鞘脱失。36小时光镜下见局灶状坏死。(2) 额、顶叶皮质区扩散下降的病理基础: 在MCAO后3小时时, 额顶叶区于光镜下可见皮层区神经细胞早期缺血改变, 未见细胞周围及血管周围间隙的水肿表现。 在8小时电镜下出现间质水肿与细胞缺血的典型改变, 之后, 皮层区间质水肿与细胞性水肿同时逐渐加重, 于24小时时,可见神经细胞坏死,神经细胞数量减少, 部分破溃, 白质大量脱髓鞘，血管周围见渗出和红细胞的漏出，以及吞噬细胞。电镜下见神经细胞正常结构破坏, 血管周围胞膜破坏、水肿明显。36小时时,光镜下见组织灶状坏死。细胞结构消失。
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图3 同图1。T1WI于4～6小时才出现异常低信号(箭头) 图4 兔大脑中动脉结扎缺血后1.5小时,光学显微镜(简称光镜)下 (HE ×20)示神经细胞缺血后细胞浆嗜酸性变 图5 兔大脑中动脉结扎缺血后3小时,电子显微镜(简称电镜)下(铅铀双染色 ×8 000)示线粒体空泡化, 嵴断裂, 内质网肿胀,细胞膜完整 图6 兔大脑中动脉结扎缺血3小时后, 电镜下(铅铀双染色 ×8 000)示血管内皮细胞空泡化, 星形细胞足板肿胀, 轴索空泡化 图7 兔大脑中动脉结扎缺血后5小时, 光镜下(HE ×20) 示神经细胞周围水肿，血管周间隙扩大, 其内出现淡粉染色的絮状物 图8 兔大脑中动脉结扎缺血后24小时, 光镜下(HE ×10)示基底节区的病灶内见神经细胞坏死，数量减少,见小胶质细胞吞噬现象,即格子细胞
5. TTC染色结果: TTC染色异常区随时间的变化如表2所示，TTC染色异常的部位与DWI所显示的区域一致, 均首先出现在基底节区(1.5～8小时), 然后, 逐渐扩展至额顶叶区域(8～24小时)。正常非缺血区表现为组织红染， 而缺血区表现为组织染色变淡, 呈淡粉红色或白色。
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6.TTC染色异常范围与MR表现的关系: 在MCAO后10小时之前, DWI所显示的范围与TTC染色所显示的缺血范围无显著性差异(配对t检验, t=1.42,P>0.05)。而T2WI所显示的范围小于 TTC染色的范围, 之间存在显著性差异(t=9.61, P<0.01)。在10小时以后, DWI与TTC染色及T2WI所显示的异常范围之间无显著性差异(F检验, F=0.08,P>0.05)。
DWI所显示的异常区域的关系与TTC染色所显示的异常范围有统计学上的相关性(r=0.963 2， P<0.000 1), 扩散范围=0.997 8×TTC, 回归方程的精确检验值为38.86。
在1.5小时时, TTC染色所显示的异常范围大于DWI所显示的异常区域, HLV%分别平均为10.4% 与7.2%。
讨论
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本实验从微观形态学角度来阐明缺血早期水分子扩散下降的生物学基础。
一、 缺血超早期水分子扩散改变的病理基础
本实验证实无论在基底节区或额顶叶皮质区出现缺血的早期均首先为细胞内的早期缺血改变, 包括细胞器的肿胀, 如线粒体、内质网、高尔基体等, 在3小时开始出现血脑屏障的轻微破坏,光镜与电镜下间质水肿逐渐加重, DWI无论在异常信号的容积上, 或缺血中心区扩散数值上在超早期(3～8小时)均无明显的变化。T2WI上异常信号的出现时间与血脑屏障的轻微破坏、间质水肿的出现时间相一致, 之后随缺血的加重, 细胞周围及血管周围间隙开始出现。血脑屏障进一步破坏, 光镜下出现间质水肿,神经细胞周围水肿，血管周间隙扩大, 其内出现淡粉染色的絮状物。在这个过程中, 尽管DWI未见明显变化, 但T2WI上异常信号的容积逐渐扩大, 在8～10小时时, T2WI与DWI所显示的异常范围一致。
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无论在基底节区或皮层区,缺血早期在出现细胞早期缺血改变时, 扩散值均表现为下降, 说明缺血早期的细胞内改变可能是扩散下降的原因, 随着缺血的进一步加重, 血脑屏障的破坏、间质的水肿逐渐加重, 而此时, 缺血部位的扩散值未见明显改变。这种情况在基底节区与皮层区均表现相同，说明在超早期间质水肿对缺血区的扩散值无明显影响。
目前, 缺血超早期, 水分子扩散下降存在几种学说, 包括微循环障碍学说、温度学说、细胞内水肿学说等, 本实验结果支持后者：在缺血早期由于能量代谢障碍, 需能钠-钾泵衰竭, 导致钠在细胞内潴留, 引起细胞内水肿。同时, T2WI上在超早期小于3小时时未见明显的异常,说明组织总水含量在此时无明显的升高。进一步提示, 在超早期细胞内外水分的重新分配导致了DWI的异常。
基底节区在36小时时, 出现局灶性梗死灶, 扩散值出现升高。Pierpaoli等[3] 应用光化学模型也得到了类似的结果，说明细胞膜的破裂及组织液化坏死是扩散值升高的原因, 这与扩散下降的细胞水肿学说是一致的。当细胞膜破裂后, 细胞内细胞器等有形结构破坏, 并进入间隙较宽的细胞间隙, 使水分子的扩散不再严重受限，单位成像像素内的总体扩散出现上升。
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扩散值在超早期的下降以及间质水肿出现后对缺血区扩散值无明显影响, 这一发现有两方面的意义:(1)指导临床对急性间质性脑水肿与脑细胞中毒性水肿(缺血或缺氧改变)的鉴别。(2)在缺血的超早期,扩散值的变化对血脑屏障的破坏、间质水肿的变化不敏感,说明缺血区水分子扩散的测量对血脑屏障的破坏程度及其演变无意义。
二、DWI与T2WI在显示缺血范围上的价值
TTC是一种水溶性盐类物质, 可以与正常细胞内的脱氢酶反应生成红色的脂溶性物质, 坏死组织由于酶失活而不着色, 从而观察梗死区的大小[4]。本实验证实, 无论在超早期或早期, 扩散像显示的缺血范围与TTC显示的范围一致, 可以用来显示确切的缺血范围, 两者的结果呈明显相关(r=0.96, P<0.01)。TTC染色与DWI所显示的缺血范围随时间增加而逐渐增加, 说明在超早期缺血区是动态变化的。
, http://www.100md.com T2WI在8～10小时之前, 显示的异常范围小于TTC染色与DWI所显示的范围, 在10小时之后, T2WI与后两者的显示范围无明显差异。
三、缺血区扩散像演变规律及其可能机制
家兔MCAO 缺血模型为进展性脑梗死过程, 是一个渐进性过程, 在MCAO后0.5～3小时与8～12小时分别出现2次扩散异常容积的高峰。在3～8小时之间及12小时以后存在平台期。缺血病灶首先出现在基底节区, 逐渐扩大, 在4～8小时进展较慢, 在8～12小时出现另一次进展加速, 病灶向皮质区扩大, 在36小时时HLV%达到37.5%。
Kaplan等[5]结扎大鼠大脑中动脉后观察其梗死面积, 发现局灶性脑缺血1小时后梗死面积很小或没有, 缺血2～3小时时, 梗死面积扩大, 而缺血3～4小时, 梗死面积与缺血24小时时相似。利用动态CT观察家兔局灶性脑缺血模型的灌注延迟区域在缺血后2小时转化为无血流区域, 从梗死后2小时到4小时, 缺血损伤继续发展[6]。以上实验表明, 在多种因素的作用下, 边缘带的血流、电活动、离子和能量状态不断发生变化, 在缺血持续存在的情况下, 边缘带最后发展成为中心区, 即表现为动态边缘带[7]。本实验证实，在缺血的超早期(0.5～3小时), DWI上的异常信号容积逐渐增加, 可能反映着缺血区边缘带的演变过程。
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在3～8小时, DWI上表现为平台期, 在此期, 扩散值也无明显变化, 主要表现为T2WI上的变化。
尽管T2WI不能在超早期显示缺血的确切范围，但其异常的出现时间与血脑屏障的破坏,以及间质水肿的出现是一致的。说明此时缺血区组织的水含量已明显增加，并且随着水肿的加重, T2WI上的异常范围逐渐增加。
缺血后, 基底节区与皮层区DWI表现上存在差异, 一方面, 扩散异常的出现时间不同, 另外, 扩散异常下降的程度不同。扩散异常首先出现在基底节区,在3小时时皮层区才出现少量异常信号。在3小时内, 扩散异常范围的增加主要表现在基底节区, 而在8小时之后，扩散异常区的增加主要位于皮层区。这可能是由于皮层区与基底节区的微观结构不同造成的，或者由于皮层与基底节区神经细胞缺血后发生的改变上存在差异, 即对脑缺血的反应与耐受性等的不同而引起的, 也可能因为侧支循环多少的不同而引起[8,9]。
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在10小时时出现的缺血DWI第2高峰主要集中在额顶叶交界的皮层区,结合本实验病理结果,可能与血管源性水肿出现并加重,进而压迫缺血边缘带有关, 同时由于缺血区酸中毒[10], 扩散性抑制[11], 自由基等的综合因素也可能是第2高峰出现的原因。总之, 随着缺血区病理形态与病理生理的演变, 局部代谢的变化,使第2高峰的机制变得更为复杂, 多种因素同时存在, 共同作用应是这一阶段缺血范围扩大的原因。
作者单位:100083 北京医科大学第三医院放射科
参考文献
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