低频高能超声血管成形术的基础与临床研究.pdf
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1、第三军医大学博士学位论文低频高能超声血管成形术的基础与临床研究姓名:宋耀明申请学位级别:博士专业:内科学(心血管)指导教师:何作云2001.5.1低频高能超声血管成形术的基础与临床研究摘 要(超声血管成形术是近年来引起国内外学者关注的一种新的血运重建方 式,采用低频高能超声的机械振动、空化作用等效应裂解粥样硬化斑块、消融血栓、恢复闭塞血管的再通,而对正常血管壁各层结构几乎无损伤)/本研究的目的在于:.通过对低频高能超声作用后动物模型血管平滑6 细胞(VSMC)C-sis表达水平、血小板衍生生长因子(PDGF)、细胞增 生状态的评价,明确低频高能超声对平滑肌细胞增殖效应的影响;应 用低频高能超声
2、消融体外全血细胞血栓及体内急性心肌梗塞死、陈旧性心 肌梗死患者,观察超声消融血栓的效果、安全性;体内超声消融冠脉重 度狭窄,研究低频高能超声对粥样硬化斑块消融的效果。(本研究实验兔分为正常对照组、试验对照组、球囊损伤组、超声消融 组。后二组分别在颈动脉损伤后48h、72h、96h、120h、lw、2w,取目 标段动脉约4c m,分成4份,长度各约1c m。制备后采用RT-PCR法测定 C-sis mRNA表达、3H-TdR掺入法测定SMC DNA合成含量、免疫组织化 学染色法计算PDGFB-阳性指数、PCNA阳性指数。观察球囊损伤、低 频高强度超声对平滑肌细胞增殖效应的影响。结果发现,超声消融
3、组、正 常对照组与试验对照组VSMC的C-sis表达、PDGF-B mRNA含量、PCNA 染色及3H-TdR掺透量均无显著增加;而球囊损伤的兔VSMC各时相点均 有C-sis表达,其高峰期出现在球囊损伤1周,表达量增高了 6.5倍。48h 开始出现PDGF、PCNA阳性VSMC细胞,1周时相点达到峰值。72h开 始旅掺透值持续升高,至1周达高峰。采集正常人静脉血2ml制备为全血细胞凝块20例并行重量测定。应 用40KHz,18W/c n?脉冲式超声对全血细胞凝块消融。消融后取沉淀涂 片,显微镜下检查碎块大小,并与红细胞直径比较。结果发现,超声能量 VI释放15秒内血栓完全溶解,溶解速度为0.
4、1380.018g/s。显微镜下检查 90%的碎片直径小于红细胞直径。应用低频高能超声通过导管技术对急性心肌梗死、陈旧性心肌梗死 及其PTCA失败的患者进行消融,观察消融前后闭塞相关血管(IRA)TIMI 血流改变并利用SHIMADZU Digit e x a 2400计算机分析系统测量残余狭 窄程度,检测手术前后CKMB、心电图ST段及临床症状的改变,评价 低频高能超声血管成形术治疗心肌梗死的可行性。测定消融前后静脉血中 PT、APTT、t-PA、PAI的含量及观察超声消融中有无冠状动脉痉挛、撕 裂等影像学改变。结果发现,10例AMI患者中消融后9例1RA达到TIMI 血流3级,开通率为90
5、%(9/10)o 10分钟后9例患者胸痛消失、ST段 下降250%,CK-MB峰值明显前移(5.61.2小时)。2例患者超声消融 后冠状动脉造影闭塞相关血管管腔大于非狭窄段,30分钟后造影残余狭 窄分别为24%、18%。8例OMI患者中,7例消融后IRA达TIMI血流3 级,开通率为87.5%(7/8),30分钟后造影闭塞相关血管TIMI仍为3 级。术后30分钟缺血性ST段下移明显好转(上移250%)。5例常规PTCA 失败患者经超声消融,IRA均达TIMI 3级,残余狭窄为64.6 12.64%。低频高能超声通过导管技术对冠脉重度狭窄进行消融,比较消融前 后冠脉狭窄程度的改变,分析手术前后常
6、规心电图ST段改变,手术前后 运动试验测定诱发心绞痛所需时间、运动诱发ST段下降O.lmV所需时间、运动诱发ST段下降最大幅度的比较。结果发现,15支狭窄口75%的血管 消融后残余狭窄为43.03 15.49%,较术前降低42.03%(43.03 15.49%vs85.835.44%,p0.05),5 例消融后残余狭窄30%(33.33%,5/15)。术后心电图缺血性ST段压低较术前明显好转。术后运动诱发心绞 痛所需时间及运动诱发ST段下降O.lmV所需时间、运动诱发ST段下降 最大幅度与手术前比较均有显著差异(P 50%).IRA ac hie c he d TIMI blood f low
7、 grade III an d t he re sidual st e n osis we re 64.6 12.64%in 5 pat ie n t s in whom rout in e PTCA f aile d wit h LFHEU.LFHEU was also in t roduc e d via c at he t e rizat ion t o t re at pat ie n t s wit h se rious st e n osis of t he c oron ary art e ry.Comparison of st e n osis de gre e an d ST
8、 se gme n t in rout in e ECG be f ore an d af t e r t he t re at me n t was c on duc t e d.Pre-an d post-t re at me n t e xe rc ise t e st s we re pe rf orme d t o me asure t he t ime n e e de d f br in duc t ion of an gin a,t he t ime n e e de d f or in duc t ion of de c re ase in ST se gme n t f o
9、r 0.1 mV an d maximal ran ge of de c re ase in ST se gme n t.LFHEU was f oun d t o have dissolve d at he rosc le rot ic plaque s in 15 c ase s of c oron ary he art dise ase wit h st e n osis in on e blood ve sse l 75%.The re sidual st e n osis was 43.03 土 15.49%af t e r t he t re at me n t,re pre se
10、 n t in g a de c ie ase of 42.80%as c ompare d wit h t hat be f ore t he t re at me n t(43.03 15.49%vs85.83 5.44%,p0,05).In 5 out of t he se 15 pat ie n t s,t he re sidual st e n osis was le ss t han 30%an d,ST se gme n t in ECG was marke dly lif t e d up af t e r t he t re at me n t.The re we re re
11、 markable dif f e re n c e s be t we e n t he t ime n e e de d f br e xe rc ise-in duc e d an gin a,ivt he t ime f or e xe rc ise-in duc e d de c re ase in ST se gme n t f br 0.1 mV an d t he maximal ran ge of de c re ase in ST se gme n t be f ore an d t hose af t e r t he t re at me n t(P0.01).The
12、re sult s of t his st udy sugge st t hat:1.LFHEU doe s n ot sign if ic an t ly af f e c t t he migrat ion an d prolif e rat ion of vasc ular smoot h musc le c e lls.2.LFHEU c an c omple t e ly dissolve f re sh an d organ ize d t hrombi f orme d in vitro an d t hose in pat ie n t s.Me an while,t he r
13、e are n o se rious c omplic at ion s in t he proc e ss of dissolvin g an d un f avorable e f f e c t s on blood c oagulat ion an d f ibrin olyt ic syst e ms.3.An gioplast y wit h LFHEU c an be use d as a n e w approac h f br t re at in g ac ut e myoc ardial in f arc t ion,re mot e myoc ardial in f a
14、rc t ion,ope n in g IRA as e arly as possible an d re st orin g TIMI blood f low t o grade III.4.LFHEU c an dissolve organ ize d t hrombi wit h high de n sit y t hat obst ruc t s t he blood ve sse l f or a lon g t ime t o c re at e c e rt ain c on dit ion of pot e n c y.In addit ion,it c an ope n t
15、he blood ve sse ls in t hose pat ie n t s wit h PTCA f ailure an d add suc c e ssf ul rat e of t re at me n t wit h PTCA.5.Though LFHEU c an e f f e c t ive ly split at he rosc le rot ic plaque s an d in c re ase ve sse l dime n sion s,t he re is st ill c e rt ain de gre e of re sidual st e n osis a
16、f t e r t he t re at me n t wit h t he t e c hn ique.Whe n it is use d in c ombin at ion wit h balloon dilat at ion,it c an re duc e t he pre ssure n e e de d an d de c re ase oc c urrin g rat e an d se ve rit y of re st e n osis af t e r t he t re at me n t.6.LFHEU c an dilat e blood ve sse ls an d
17、 e n sure t he saf e t y of an gioplast y.Key words:ult rasoun ds,an gioplast y,ac ut e myoc ardial in f arc t ion,old myoc ardial in f arc t ion,re st e n osis,balloon dilat at ion;at he rosc le rot ic plaquev缩略词表(按英文字母排序)简写英文全称中文全称AMIAc ut e Myoc ardial in f arc t ion急性心肌梗塞APTTAc t ivat ion of par
18、t t hrombin oge n t ime活化部分凝血活酶时间bpbase pair碱基对c DNAComple me n t ary DNA互补DNADABDiamin obe n zidin e二氨基联苯胺DNADe oxyribon uc 1 e in ac id脱氧核糖核甘酸ECe n dot he lial c e ll内皮细胞B-ac t inB肌动蛋白IRAin f arc t re lat e d art e ry梗死相关血管mRNAMe ssage RNA信使核糖核甘酸OMIOld Myoc ardial in f arc t ion,陈旧性心肌梗塞PAIplasmin
19、oge n ac t ivat or in hibit or纤溶酶原激活物抑制物PCNAProlif e rat ion c e ll n uc le ar an t ige n增殖细胞核抗原PDGFplat e le t-de rive d growt h f ac t or血小板衍生生长因子PTCAPe rc ut an e ous t ran slumin al c oron ary an gioplast y经皮冠状动脉腔内成形 术PTt hrombin oge n t ime凝血酶原时间RT-PCRRe ve rse t ran sc ript ion PCR逆转录PCRTIMITh
20、romolysis in Myoc ardial in f arc t ion心肌梗塞溶栓试验t-PAt issue plasmin oge n ac t ivat or组织纤溶酶原激活物VSMCvasc ular smoot h musc le c e ll血管平滑肌细胞低频高能超声血管成形术的基础与临床研究,/.,刖 B冠心病的介入性治疗-经皮腔内冠状动脉血管成形术(PTCA)已成为 治疗冠心病的主要血运重建方式,其成功率可达95%O但在应用过程中也 发现PTCA有其自身难以克服的缺陷,如对球囊导管不能通过的闭塞、狭窄无效;对于偏心、钙化、成角或分枝口及分枝内的栓子成功率低;可并发内膜撕脱
21、、斑块出血及随后的血栓形成、血管痉挛和再狭窄率较 高(30%-50%)等。现应用的激光、旋切等技术对PTCA的缺陷有不同程度 的补充改进,但由于作用的非选择性,对血管壁造成难以控制的损伤,而 导致血管痉挛,造成缺血、梗死及血栓再形成。研究证实血管壁结构受损,使C-sis表达水平增高,癌基因转录水平 的调控影响着血管成形术后再狭窄的发生率。目前PTCA术后即刻血管内 放射治疗可有效地抑制血管平滑肌细胞增殖,减少增殖细胞核抗原(PCNA)表达,改善血管重构,其作用机制可能正是这一环节。C-sis编码的主要 产物为PDGF-B,后者是血小板聚集和VSMC增殖的强烈诱导剂。C-sis表 达的PDGF-
22、B可出现于血管内皮细胞、局部粘附的血小板。在正常情况 下,内皮细胞(EC)C-sis基因表达较少,管壁结构受损后,内皮细胞表 达C-sis成倍增加,合成和释放PDGF-8增多。PDGF-B可通过旁分泌和 自分泌机制促进内膜增生修复,促进动脉中膜SMC由收缩表型向合成表型 转换,并向血管内膜下迁移和增殖,从而导致血管再狭窄。*低频高能超声作用于主动脉、栓子和脂肪组织的研究表明,超声破坏 作用有组织弹性选择性,与组织弹性呈负相关。弹性越大,空化效应越不明显,而弹性与组织内的弹力纤维和胶原纤维含量有关。低频高能超声使 离体、在体动静脉血栓溶解,有效地减少斑块的大小,对粥样斑块和复合 斑块都能破坏。对
23、血管壁无损伤,消融后产生的小碎片块能通过组织微循 环,不造成远端微小血管的栓塞。本研究通过1.低频高能超声对平滑肌 细胞增殖效应的影响;2.低频高能超声消融血栓的研究;3.低频高能超 声消融动脉粥样硬化斑块的研究,证明超声血管成形术的可行性、安全性、有效性。第一部分低频高能超声对平滑肌细胞增殖效应的影响动脉损伤程度与内膜增厚程度成正比已成为广大学者的共识。在 PTCA术后再狭窄的发生机制中,血管损伤使癌基因表达水平增高,癌基 因激活是血管平滑肌细胞(VSMC)增殖的始动因素,可引起细胞因子、生 长因子等活性分子激活,诱导VSMC增殖及向血管内膜下迁移,导致血 管内膜增厚、管腔狭窄。动脉超声血管
24、成形术是近年来引起国内外学者关 注的一种新的血运重建方式,通过低频高能超声的机械振动、空化作用等 效应裂解粥样硬化斑块、消融血栓、恢复闭塞血管的再通,而病理检查显 示正常血管壁各层结构几乎无损伤。本研究通过对低频高能超声作用后动 物模型血管SMCC-sis表达水平、血小板衍生生长因子(PDGF)、细胞增 生状态的评价,试图明确低频高能超声对血管平滑肌细胞增殖效应的影 响,为低频高能超声的安全应用提供理论基础。材料与方法一.试验材料(一)培养基1.RPMI Me dium 1640(Powde r):购自美国 Lif e Te c hn ologie s Gibc obr!公司。2.新生小牛血清
25、(FCS):购自第三军医大学分子生物学实验室。3.PBMC培养用RPMH640培养基:将RPMI 1640粉剂溶于1000ml 去离子水,含100U/ml双抗(抗青霉素/链霉素)、10%新生小牛血清、2.38%He pe s,用7.5%NaOH调pH值至7.3,过滤器过滤灭菌,4或一20c保 存。(二)试剂1.总 RNA 提取试剂盒:Boe hrin ge r Man n he im 公司的 Tripure Isolat ionRe age n t Kit。32.RT-PCR 试剂盒:Prome ga 公司的 Re ve rse Tran sc ript ion syst e m03.PCR引
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