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目的:
应用磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)研究常压氧(normobaric oxygen,NBO)对急性持续脑缺血及缺血再灌注大鼠脑梗死体积及ADC值动态演变的影响。
材料和方法:
1.取远交群大鼠(Sprague Dawley,SD)32只,制作右侧大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)脑缺血模型。在MCAO后将实验动物随机分成4组,每组包括8只大鼠:
(1)持续缺血空气组;
(2)持续缺血NBO组;
(3)缺血再灌注空气组;
(4)缺血再灌注NBO组。
NBO组大鼠于MCAO后吸入常压氧气3h。4组大鼠分别于MCAO后0.5h、2h、6h、12h和24h进行磁共振的DWI扫描,在最后一次MRI检查结束后断头、取脑,进行苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色。
2.在表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)图像上测量并计算每只大鼠的相对脑梗死体积,具体计算公式见公式1,并计算出脑梗死体积的增长率,见公式2。
公式1:
相对脑梗死体积=脑梗死病灶体积/全脑体积×100%
公式2:
脑梗死体积增长率=(第2/或3/或4/或5次脑梗死体积一第1次脑梗死体积),第1次脑梗死体积×100%。
在ADC图上选取3个感兴趣区(region of interest,ROI),分别为脑梗死病灶中心区(ROI-a)、梗死病灶边缘区(ROI-b)、梗死病灶外周边区(ROI-c),测量各感兴趣区相对ADC(rADC)值,见公式3。并对NBO组与空气组脑梗死体积增长率及rADC值进行比较。
公式3:
rADC值=病灶ADC值/对侧镜像区ADC值×100%
3.在大鼠组织学HE染色切片上,测量并计算相对脑梗死体积,计算方法见公式4。对MCAO后24h,HE染色切片相对脑梗死体积与MRI的ADC图测量所得相对脑梗死体积进行相关性分析。
公式4:
相对脑梗死体积=梗死病灶体积/双侧大脑半球体积×100%
结果:
1.急性持续脑缺血大鼠的NBO组与空气组比较,NBO组大鼠MCAO后2h、6h、12h和24h脑梗死体积增长率均低于空气组(z=-1.504/-0.347/-0.116/-1.736,P＞0.05)。在ROI-a,NBO组与空气组大鼠比较,rADC值在各时间点均无明显差异。在ROI-b,MCAO后2h/24h的rADC值NBO组较空气组高(t=-8.177/-3.52,P＜0.01)。在ROI-c,MCAO后2h/6h/12h/24h的rADC值NBO组较空气组高(t=-3.625/-3,581/-4.604/-4.260,P＜0.01)。
2.急性缺血再灌注大鼠的NBO组与空气组比较,NBO组大鼠MCAO后2h、6h、12h和24h脑梗死体积增长率均低于空气组,MCAO后6h与24h的组间差异具有统计学意义(z=-2.406/-2.694,p＜0.05)。在ROI-a,NBO组与空气组大鼠比较,MCAO后各时间点rADC值均无明显差异(t=-0.568/-0.451/-1.062/-1.244/-0.351,P＞0.05)。在ROI-b,MCAO后2h与24h的rADC值NBO组较空气组高(t=-5.945/-4.019,P＜0.01)。在ROI-c,MCAO后2h、6h、12h和24h的rADC值NBO组均较空气组高(t=-2.740/-3.187/-6.462/-4.415,P＜0.05)。
3.大鼠ADC图与组织学HE染色切片的相对脑梗死体积比较,NBO组与空气组大鼠MCAO后24h的HE染色切片均可见梗死灶。4组大鼠MCAO后24h的HE染色切片测得相对脑梗死体积与ADC图测量值均呈正相关(r=0.995/0.998/0.996/0.995,p＜0.01)。
结论:
给予常压氧(normobaric oxygen,NBO)吸入,能减小急性脑卒中大鼠脑梗死体积增长,阻挡ADC值的下降。