利用动脉自旋标记心脏磁共振成像（Arterial Spin Labeling Cardiac MRI）检测糖尿病小鼠的冠状微血管功能障碍：多模态成像对比研究

《JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING》：Detection of Coronary Microvascular Dysfunction in Diabetic Mice Using Arterial Spin Labeling Cardiac MRI: A Multimodality Imaging Comparison

糖尿病小鼠冠状动脉微血管功能障碍评估比较ASL-MRI与TTE性能研究

　　

摘要

背景

冠状微血管功能障碍（CMD）是糖尿病导致心血管并发症的主要因素。尽管有诸如动脉自旋标记心脏磁共振成像（ASL-MRI）和经胸超声心动图（TTE）等无创技术，但它们在检测CMD方面的相对性能仍不清楚。

目的

比较ASL-MRI和TTE在1型糖尿病（T1DM）和2型糖尿病（T2DM）小鼠模型中检测CMD的效果，并将功能指标与组织学微血管和心肌重塑相关联，包括早期2型糖尿病（8周T2DM）。

研究类型

前瞻性研究。

动物模型

40只8周大的雄性C57BL/6J小鼠被分为五组：对照组、T1DM组、T2DM组（每组10只，诱导后16周进行成像），以及早期2型糖尿病（8周T2DM）组和年龄匹配的对照组（每组5只，诱导后8周进行成像）。

磁场强度/序列

使用9.4 T的segmented FLASH cine序列、稳态脉冲标记ASL序列和反转恢复segmented FLASH（T1映射）序列。

评估方法

通过基于模型的方法，利用ASL数据结合原生T1信号（来自segmented FLASH数据）来计算静息/应激状态下的心肌血流量（MBF）和心肌灌注储备（MPR）。TTE在静息状态（1.5%异氟烷）和应激状态（2.5%异氟烷）下测量冠状血流速度（CFV）和灌注储备（CFVR）。组织学检查包括苏木精-伊红染色（心肌细胞面积）、Masson染色（胶原）和IB4染色（毛细血管密度）。

统计分析

组间比较使用t检验、Mann–Whitney U检验以及带有Bonferroni校正的单因素/双因素ANOVA；相关性分析使用Pearson或Spearman系数（r）。p<0.05被认为具有统计学意义。

结果

共有38只小鼠完成了MR和TTE成像。16周时，T1DM组和T2DM组的应激状态舒张期MBF显著低于对照组（分别为14.67±1.62 mL/g/min和13.42±2.44 mL/g/min），T2DM组的MPR也显著降低（分别为1.53±0.17和2.27±0.15）。TTE仅显示T2DM组的CFVR显著降低（分别为2.16±0.24和2.75±0.24）。在8周T2DM组中，ASL-MRI检测到MPR显著降低（1.87±0.16 vs 2.26±0.13），而TTE未显示CFVR显著变化（p=0.900）。16周和8周T2DM组的毛细血管密度均显著下降。IB4阳性区域与CFVR（r=0.673）以及MPR（r=0.810）呈正相关。

结论

ASL-MRI能够检测出糖尿病小鼠的CMD，在疾病早期表现优于TTE，并显示出与微血管损伤的强烈关联。

证据水平

1级。

技术有效性

2级。

通俗语言总结

冠状微血管功能障碍是糖尿病的一种并发症，会限制心脏在应激状态下增加血流的能力。本研究探讨了一种无对比剂的心脏磁共振成像方法是否比经胸超声心动图更有效地检测这种功能障碍。研究对象包括健康小鼠、1型糖尿病小鼠、2型糖尿病小鼠以及早期2型糖尿病小鼠。心脏磁共振成像测量了心肌血流量和灌注储备，而超声则测量了冠状血流速度。结果显示，磁共振成像能够检测出糖尿病小鼠的灌注储备减少，并在超声未见变化的情况下识别出早期微血管功能障碍。磁共振成像的结果与心脏组织中微血管密度降低的情况一致。

披露

本手稿为原创作品，尚未发表，也未被其他期刊考虑。本研究的数据、对象或分析方法与任何已发表的研究或正在审稿中的手稿均无重叠。在撰写本手稿过程中未使用任何人工智能辅助工具。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

数据可用性声明

本研究使用的数据集可应合理要求向通讯作者索取。