利用高频经颅双功能超声分析小鼠蛛网膜下腔出血模型中的脑血管痉挛

摘要

本文旨在介绍一种基于超声成像的方法，该方法能够 体内 小鼠脑动脉血流成像。我们展示了该技术在蛛网膜下腔出血（SAH）小鼠模型中用于测定与血管痉挛相关的血流速度变化的应用。

摘要

蛛网膜下腔出血（一种出血性卒中）后数周内发生的脑血管痉挛，可导致迟发性脑缺血。在采用小鼠蛛网膜下腔出血模型进行实验研究时，面临的一个问题是现有方法在 体内 监测小鼠脑血管痉挛的方法尚不完善。本文展示了应用高频超声对小鼠进行经颅双功能多普勒超声检查的技术。利用该方法可识别出颈内动脉（ICA）。蛛网膜下腔出血（SAH）诱导后，颅内段ICA的血流速度显著增快，而颅外段ICA血流速度保持较低水平，提示发生脑血管痉挛。综上所述，本研究所展示的方法可实现功能性的、非侵入性 体内 监测小鼠蛛网膜下腔出血模型中的脑血管痉挛

引言

自发性蛛网膜下腔出血（SAH）是一种出血性卒中，主要由颅内动脉瘤破裂引起¹。其神经功能预后主要受两个因素影响：早期脑损伤（EBI），由出血本身及其引起的短暂性全脑缺血所致；以及迟发性脑缺血（DCI），发生在出血后的数周内^2,3。据报道，高达30%的SAH患者会出现DCI²。DCI的病理生理机制包括血管造影可见的脑血管痉挛、由微血管痉挛和微血栓形成导致的微循环障碍、皮质扩散性抑制以及炎症反应所引发的一系列效应⁴。遗憾的是，目前DCI的确切病理生理机制尚不明确，且尚无有效预防DCI的治疗方法³。因此，DCI已成为众多临床和实验研究的重点对象。

目前，大多数关于蛛网膜下腔出血（SAH）的实验研究均采用小型动物模型，尤其是小鼠^{5,6,7,8,9,<....}

方案

动物实验经负责的动物护理委员会（Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz）批准，并依照德国《动物福利法》（TierSchG）进行。本研究遵循所有适用的国际、国家和机构关于动物护理与使用的指南。在本研究中，我们对11至12周龄、体重在19至21 g之间的雌性C57BL/6N小鼠的颅内和颅外动脉血流速度进行了测量。小鼠接受了SAH诱导或假手术处理，相关操作已在其他文献中详细描述^10,12,13。

1. 材料准备

1. 打开超声设备，并输入动物编号。
2. 将超声系统的加热板预热至 37 °C，确保直肠温度探头处于可用状态。
3. 使用水浴将超声耦合剂加热至 37 °C，准备好脱毛膏、电极接触膏和眼药膏。

2. 麻醉

1. 将小鼠置于充满4%异氟烷和40% O₂的麻醉室中1分钟以诱导麻醉。使用眼膏保护眼睛。待达到足够深的麻醉状态（对疼痛刺激无反应）后，方可继续操作。
2. 在整个操作过程中，通过麻醉面罩持续给予1.5%异氟烷和40% O₂以维持麻醉状态。

结果

在6只小鼠中，其中3只通过血管内丝线穿孔法诱导蛛网膜下腔出血（SAH），另外3只接受假手术，分别于术前1天以及术后1、3和7天测定颅内颈内动脉（ICA）和颅外颈内动脉的血流速度。测量作为另一项研究中经胸超声心动图检查的一部分，在异氟烷麻醉下进行，同时将体温维持在37 °C¹⁹。

术前，SAH 动物与假手术动物的颅外和颅内血流速度以及颅内与颅外血流的比值相似。SAH 诱导后的第一天，颅内和颅外血流速度或颅内与颅外血流的比值均无显著变化。

在第3天和第7天，2只蛛网膜下腔出血（SAH）动物的颈内动脉（ICA）颅内血流速度明显升高，提示SAH后出现脑血管痉挛。由于颅外血流速度基本保持不变，SAH动物在第7天的颅内/颅外血流速度比值也显著升高，提示存在脑血管痉挛。

颅内和颅外ICA的代表性双功能超声多普勒记录如图所示 图1血流速度的变化过程如图所示

讨论

据我们所知，本研究首次提出了一种利用高频经颅彩色多普勒超声在小鼠蛛网膜下腔出血（SAH）模型中监测脑血管痉挛的实验方案。我们证实，该方法能够检测到小鼠在诱导SAH后颅内血流速度的升高。在人类医学中，这一现象已被广泛认知^3,15。多项临床研究显示，颅内大动脉的血流速度升高以及颅内与颅外血流速度比值的增加，是血管狭窄的功能性表现，并与血管造影所见的血管痉挛相关（详见综述¹⁵）。因此，在临床实践中，通常采用经颅多普勒超声（TCD）或经颅彩色多普勒超声（TCCD）对SAH后脑血管痉挛进行无创性床旁监测^3,15。

DCI 是影响非创伤性蛛网膜下腔出血（SAH）后神经功能预后的重要因素^2,3。由于 .......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
巴莉亚脱毛膏	Balea; Germany	ASIN B0759XM39V	脱毛膏
C57BL/6N 小鼠	Janvier; Saint-Berthevin Cedex, France	n.a.	小鼠
科尼瑞洁	Bausch&Lomb; Rochester, NY, USA	REF 81552983	眼膏，润滑剂
棉签	Hecht Assistent; Sondenheim vor der Röhn, Germany	REF 44302010	棉签
Ecco-XS 剃须刀	Tondeo; Soligen, Germany	DE 28693396	剃须刀
电极膏	GE; Boston, MA, USA	REF 21708318	导电糊
加热板	Medax; Kiel, Germany	2005-205-01
异氟烷	Abvie; Wiesbaden, Germany	n.a.	挥发性麻醉剂
白固敷	BSN medical; Hamburg, Germany	REF 02137-00	胶带
机械臂 + 微操作器	VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA	P/N 11277
美可百抗菌擦拭布	Paul Hartmann AG; Hamburg, Germany	REF 981387	抗菌擦拭布
MZ400，38 MHz 线性阵列换能器	VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA	REF 51068-30	超声换能器
索诺赛德	ASID Bonz GmbH; Herrenberg, Germany	REF 782010	超声耦合剂
带加热板和心电图记录功能的超声平台	VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA	P/N 11179
UniVet-Porta	Groppler; Oberperasberg, Germany	S/N BKGM0437	异氟烷蒸发器
Vevo3100	VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA	REF 51073-45	超声成像设备
VevoLab 软件	VisualSonics; FujiFilm, Toronto, CA	n.a.	分析软件