血管提取（精选7篇）
血管提取 篇1
摘要：在计算机辅助诊断系统中, 血管的提取和重建是血管疾病诊断的基础。本文首先使用邻域平均和中值滤波相结合的方法进行预处理, 接着利用中心似然值方法计算血管的中心点, 然后利用自适应跟踪方法计算血管的跟踪方向, 从而提取出血管的中心线。同时提出了基于0.618法的血管中心线等间隔采样算法, 最后利用坐标变换和插值知识生成了血管切片, 将所有切片堆叠起来便实现血管拉直重建。实验结果表明, 该算法有效地提取了主动脉血管和心脏冠状动脉血管的中心线, 实现了血管的拉直重建。
关键词：中心线提取,血管提取,跟踪法,CT容积数据,中心似然值
心脑血管疾病是人类健康的主要威胁之一。如何能够早期发现疾病, 并且做出正确诊断对于心脑血管疾病的治疗具有重要意义。随着计算机技术、计算机图形学、图像处理等技术的发展, 医学影像学得到了迅速的发展, 血管疾病的诊断技术也随之取得了长足的进步和日益广泛的应用。医学影像学用于血管疾病的诊断和治疗过程分为两个阶段:即血管的提取和定量分析, 其中, 血管的提取是前提, 正确地提取出感兴趣区域的血管是定量分析的基础。
近年来国内外研究人员提出大量的血管提取算法, Onno Wink将这些算法按照提取方法的不同分为间接法和直接法。间接法是指在提取血管之前需要经过某种预处理 (例如区域增长法和多尺度滤波等) 构造一幅特征图像, 在血管的中心产生较大的响应, 再对这些特征图像进行处理从而提取出血管;直接法是指不需要预处理, 直接从原始数据里面提取出血管。Cemil Kirbas进行了更为详细的分类, 分别是:模式识别技术、基于模型的方法、基于跟踪的方法、基于人工智能的方法、基于神经网络的方法和类似管状物体的提取方法。
本文提出了基于中心似然值的三维血管中心线提取算法, 算法不仅可以提取出主动脉粗血管的中心线, 而且可以提取出心脏冠状动脉的细小血管。此外, 提出了一种基于0.618法的血管中心线等间隔采样算法和基于坐标变换的血管切片生成技术, 得到了拉直的血管。
1 血管中心线的计算
1.1 中心点的计算——中心似然值
中心似然值 (简称似然值) 是基于几何形状提出来的概念, 假设血管的横截面是圆形的, 那么血管的真实中心是圆的圆心。从血管的真实中心的估计点C开始产生一组射线, 每条射线到达血管的边缘之后停止, 对于每条射线ri1和ri2, 都存在方向相反的两条射线ri2和ri1。射线的条数越多, 中心点的计算就越精确, 但是运算时间越长;射线条数越少, 计算时间越短, 但中心点不精确, 实验中选取24条射线。中心似然值的计算公式为:
其中, ri1和ri2为直线li上的方向相反的两条射线, n为直线的条数, CL为该点的中心似然值。
对于每条射线, 都存在两条方向相反的射线ri1和ri2, 根据式 (1) 计算一点的中心似然值, 然后遍历求出搜索面S上每个点的中心似然值。
1.2 中心点计算的改进
在实际应用中, 由于背景、噪声等因素的影响, 原始似然值平面含有较多的“毛刺”等高频噪声, 计算的中心点可能不准确。针对以上情况, 对中心似然值平面上的各点进行中值滤波和均值滤波的处理方法, 该方法去除了大部分高频噪声, 使似然值平面变得光滑。
2 跟踪方向的计算
2.1 原始跟踪方向
方向矢量可以用来表示三维空间中的方向。设空间中的两个点A、B, 坐标分别为 (i1, j1, k1) , (i2, j2, k2) 。AB两点之间的欧式距离为:
则由A指向B的方向向量为:
坐标表示为:
由于方向矢量具有伸缩性, 即方向矢量与一个标量相乘时方向不变, 所以根据方向向量和步长R, 便可以确定出估计点C的坐标为:
利用该方向向量, 就可以唯一地表示出三维空间中血管的跟踪方向。
2.2 跟踪方向的改进
由图1可以看出:改进后的估计点C比原始的估计点E更加接近真实的血管中心点, 产生的搜索面S2比S1更接近血管真实的横截面, 中心点计算的误差会随之减小。
由于搜索方向的计算利用三个点的信息, 随着α值的改变, 搜索方向会自适应地改变, 从而减少了因估计点计算不准确而对搜索方向引起的误差, 可以更好地处理血管弯曲的情况。
2.3 跟踪的结束条件
条件一:当前点足够接近结束点时, 就认为已经到达了结束点, 设Ck为当前点, Cend为结束点, D () 为距离算子, 则在满足式 (7) 的条件下跟踪停止。
条件二:当跟踪过程超出图像数据的边界时, 跟踪停止。
3 中心点的拟合和等间隔采样
提取出的血管中心点是离散的点, 对这些离散的点进行拟合得到平滑的血管中心线。为了对血管进行重建, 需要对中心线进行等间隔采样。所谓等间隔采样, 就是将拟合之后的中心线每隔相等的距离取一个点做为血管新的中心点。本文采用0.618法进行等间隔采样。
0.618法又叫黄金分割法, 是求单峰函数极值的一种试探法。如图2所示, c点为一已知的等间隔中心点, a, b为拟合之后中心线上的两点, x为区间 (a, b) 中的任意一点。x*为待求的等间隔中心点。设等间隔中心点之间的距离为step, 设c, x之间的距离用函数dist (x) 表示, 于是, 求等间隔中心点x*的过程就转化为求单峰函数f (x) 的极小值问题。f (x) 如式 (8) 所示:
最后利用0.618法求出函数f (x) 的极小值就得到等间隔中心点x*。依照同样的方法就可以得到整条血管的等间隔中心点。
4 血管拉直重建
以等间隔采样点为中心, 根据坐标变换和断层图像插值知识, 产生垂直于血管中心线的切片, 相邻两层血管切片之间要平滑过渡。将所有切片堆叠起来即相当于将血管拉直重建。
设体数据所在的坐标系为绝对坐标系, 血管切片所在的坐标系为相对坐标系。只要推导出两个坐标系之间的变换矩阵, 就可以求出切片上每个点的绝对坐标, 然后利用断层图像插值的知识便可求出该点的灰度值。
设CT三维体数据对应点的坐标用 (i, j, k) 表示, 坐标原点o位于第一层的 (1, 1) 位置;切片对应的点用 (i’, j’, k’) 表示, 坐标原点o’位于切片的中心, k’轴为搜索方向, 与切面S垂直。
搜索面S上各点的相对坐标是已知的, 为了得到各点的绝对坐标, 首先对绝对坐标系 (i, j, k) 进行平移, 将原点o平移到点o’, 然后绕k轴按照右手定则旋转θ1角度, 最后绕轴按照右手定则旋转θ2角度, 使得k方向与k’方向重合。
设 (i0, j0, k0) 为相对坐标系的原点在绝对坐标系下的坐标, 则坐标平移矩阵为:
绕k轴旋转的变换矩阵为:
绕j轴旋转的变换矩阵为:
最后得到相对坐标到绝对坐标的变换矩阵:
利用公式 (14) 便可以求出血管切片上任意一点的绝对坐标, 利用三次线性插值算法就可以求出对应点的灰度值。
5 实验结果
为了验证本算法的有效性, 实验中采用1组CTA心脏血管造影数据和1组CTA主动脉血管造影数据进行测试, 这些数据是直接从医学CT上获取的。所有实验均在1台PⅣ2.4GHz, 1G内存, Windows XP计算机上实现, 实验平台为Matlab。
6 总结
本文首先研究了基于跟踪方法的血管中心线提取算法, 在血管中心点的计算上, 对中心似然值平面采用了中值滤波和均值滤波的方法, 成功地抑制了高频噪声, 使得算法对于弯曲血管的跟踪更加稳定;接着对提取的中心点利用拟合算法进行拟合得到光滑的中心线;然后使用0.618法的对血管中心线进行等间隔采样;最后基于坐标变换和线性插值算法实现了血管切片的生成和血管的拉直重建。实验结果验证了本算法不仅可以达到原始算法的提取主动脉粗血管中心线的效果, 也可以提取细小的心脏冠状动脉血管中心线, 并能够实现血管的拉直重建。
参考文献
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血管提取 篇2
随着CT扫描技术的发展,针对肺部疾病的诊断,越来越广泛使用肺部CT计算机辅助诊断系统(CAD)[1],在肺部CT疾病众多,如肺栓塞,肺结节等,应用计算机辅助诊断系统对这些疾病进行早期诊断达到早期治疗的目的是最好的解决办法[4]。对于早期肿瘤以及与肺血管粘连的肿瘤,往往很难分辨肿瘤和血管结节,因此计算机辅助诊断系统对这种肿瘤的识别率较低。
1 相关工作
在肺部CT图像中,血管与背景的对比度较低,很难分辨肿瘤和血管结节。为了解决这个问题,根据肺部CT影像细小血管具有局部亮度和结构光滑的纹理特征检测细小血管。本文的算法是能够提取具有旋转不变性的纹理特征来实现血管提取。局部二进制模式是一种有效的纹理描述算子,由于其对图像局部纹理特征的卓越描绘能力而获得了广泛的运用。LBP是子区域中3×3中心像素阈值相对于相邻像素值生成二进制代码的算法。如果相邻的像素值比中心像素的小,它产生一个二进制代码0,否则,它会生成一个二进制代码1。这些二进制代码乘以相应的权便可得出LBP生成的代码,其计算方法如下:
其中(xc,yc)是中心点位置,gc是中心点像素值,gp中心点相邻像素点的像素值,P是中心点相邻像素点个数,R为半径
为了突出旋转不变特性,将LBP扩展为一个圆形“统一”模型,八个相邻像素点组成一个半径为R的圆形区域。该方法方便计算,但相邻像素灰度值不一定与该像素位置完全符合。这种旋转不变的LBP可以计算如下:
参数U是用来估计对应于空间过渡的一致性,即二进制数按位0、1之间变化的次数。因此,U的值越大,局部区域亮度发生转变越多。图1是一个圆环“统一”模型。
考虑到肺部CT影像的复杂结构,干扰噪声,本文提出重新定义方程(3)~(5)如下:
从式子(7)可以看出,在本文中心点像素与周边像素之间亮度的关系有三种情况。不同的结果(-1,0和1)代表了不同的情况。本文提出这种新的模式可以分清中心点和更细节的相邻像素亮度的关系。
2 特征系统的提取
要提取纹理特征,并识别肺部的正常血管区域和病变区域。必须先定位CT图像中的肺部区域,并对它进行相应的处理。
2.1 肺部区域的定位
根据肺部CT图像的影像学和解剖学特点,首先利用最大类间方差法(OTSU法)对图像进行预分割,然后利用区域生长及小面积消除方法剔除干扰信息,同时生成掩模图像,最后运用数学形态学方法对模板进行细化,将原始图像与掩模图像进行数学运算即可得到肺部区域。
2.1.1 快速分割算法
本文利用大量图像进行了实验,在此以一幅正常的肺部CT图像为例。利用OTSU法预分割得到的结果如图2。
经过OTSU法分割后,肺部CT图像根据灰度值分布情况将肺部区域和背景大致分开,但是图像中还存在检查床、心脏和血管等高密度区域都会对提取完整的肺部区域形成干扰,为了去除这些无关信息,我们利用基于区域生长的方法和小面积计算的方法继续进行分割。
经过区域生长再分割和反色变换后得到的图像如图所示。除了大部分肺部组织外,气管、支气管因内部充满空气,也显示为低密度影区,而原本属于肺部组织的部分血管、结节、纤维化等则显示为高密度影区。我们分别对图像的两个密度区域进行连通域标记,测得各连通区域的面积,同时选取合适的面积阈值,并对面积小于相应阈值的区域内的像素值取反,从而弥补二值化过程带来的分类误差。
通过上述一系列的处理,肺部模板已经基本成形,但是,对图进行分析可以看到,由于肺实质边缘密度和周围组织非常相近,在肺部区域预分割时常常将其误分为背景,因此,本文利用形态学的闭运算对模板进行细化。图3(a)为利用闭运算细化得到的最终模板,将原图与模板做减运算即得到了肺部区域的完整图像,如图3(b)所示。
2.1.2 初步定位并剔除粗血管
先通过直方图均衡化提高上面得到的肺部区域图像的对比度,然后将图片二值化,就得到了粗血管,如图4(a)。通过图4(a)找出的粗血管图,映射到原图,将粗血管区域剔除掉。图4(b)为剔除粗血管后的肺部区域。
把最后对得到的图片进行分割,分成若干个25*25(单位:像素)的子区域。接下来的工作只对肺部区域占70%以上的小区域进行处理。在接下来的步骤中,没有粗血管的肺部区域被分成子区域。对于每个子区域,我们计算了基于灰度的NLBP值后计算梯度方向差,以得出条件概率密度函数,进行6个纹理特征量的计算。最后,根据6个纹理特征量使用支持向量机(SVM)对子区域进行分类。
2.2 肺部纹理特征提取
本文对GLCM方法进行改进,提出新的不依赖角度具有旋转不变性的一致性法。
设图像强度函数为S(x,y),计算点P(x,y)梯度方向如下:
如公式(10)所示,梯度方向表示点P(x,y)的局部结构。图5表示中心点梯度方向。可以看出梯度方向取决于中心点周围的局部结构。在这种情况下,尽管这两中心点的NLBP值相同,但其梯度方向是不同的。因此,本文提出计算两点之间的梯度方向的差异,以评估其局部结构的相似性。图6中箭头表示模型各点的梯度方向的差异。
因此,点P(x,y)和它的各邻点P(xn,yn)之间的梯度差可通过以下计算得到:
可知点P(x,y)的灰度值表示它的亮度,NLBP值表示点P(x,y)周围的亮度均匀性,以及梯度方向差异表示点P(x,y)局部结构的均匀性。假设邻点的个数为N,半径为R,邻点坐标分别为P(x1,y1),P(x2,y2),…,P(xn,yn),定义一个基于给定点P(x,y)与它的邻点P(x1,y1)之间的一致性如下:
其中gc是点P(x,y)的灰度值。同理,以P(x1,y1),P(x2,y2),…,P(xn,yn)的值为基础通过公式(12)求得一致性。GNLBP是灰度值和NLBP的组合。因此,如果P(x,y)周围点灰度值均匀,那么GNLBP值较低。通过公式(12)定义条件概率密度函数f(GNLBP,GOD|N,R),其中0≤GNLBP<L(假设灰度值范围是0~L),0≤GOD<D(假设梯度方向差的范围是0~D),最后,通过函数f(GNLBP,GOD|N,R)得到大小为L*D的矩阵如下:
本文提出的这种方法能够代表局部亮度和结构均匀性,称其为一致性法。定义以下6个纹理特征来分析CT图像。
1)熵(ENT):
2)梯度方向均匀性(GOUE):
3)梯度方向非均匀性(GODE):
4)方差(VAR):
5)灰度均质性(GLUH):
6)灰度均匀程度(GLUE):
3 实验结果
3.1 图像信息
采用医院提供的15例肺部CT图像做为实验图像,包括5例正常肺组织(NL,433张图片)样本,5例小叶中心型肺气肿(CLE,433张图片)样本,5例肺结节(LN,433张图片)样本。这些图像的切片厚度都是5mm,以BMP图片格式来存储,每个像素有256级灰度。表1是CT图像资料信息。
3.2 图像识别效果
计算机辅助诊断系统(CAD)的最后阶段是要实现机器识别分类医学图像的疾病。近年来,支持向量机(SVM)已被公认为是一种有效的模式识别方法。它在人脸识别,文本分类等领域均有应用。
经过前面的处理,已经提取了肺部CT中较粗的血管,接下来使用支持向量机(SVM)来对肺部CT图像中的细小血管进行识别。为了评价该方法的性能,本文使用了在第3节所述纹理特征量作为特征向量。
根据前面得到的图像特征,可以对肺部CT图像进行血管识别,识别结果见表2。
根据识别的结果,剔除细小血管的图像,效果如图7。
4 结论
在医学图像处理中,纹理特征是最流行的一种特征分析方法。文章的目的是更精确地提取肺部CT图片的血管。本文提出一种新的纹理提取方法,采用一致性法根据肺部CT影像血管具有局部亮度和结构光滑的特征检测血管的纹理变化。通过计算得到肺部CT血管纹理特征的六个特征量ENT、GOUE、GODE、VAR、GLUH、GLUE。把样本的这六个纹理特征量载入向量机进行训练,得到细小血管的识别模型,利用这个本文提出的模型对着对肺部CT细小血管进行识别,筛选出含细小血管肺部CT图像。利用本文的血管提取算法,实验数据显示识别的平均正确率在90%以上。
由于肺部血管结构复杂,我们没有对所有病例的肺部CT图片进行血管提取,只选用了正常肺部、肺结节、肺气肿CT图做实验,今后要对更多的病例图片进行识别处理,完善识别算法,不断提高识别精度及减少计算复杂度。
摘要：在肺部CT图像中,血管与背景的对比度较低,很难分辨肿瘤和血管结节。为了解决这个问题,本文提出具有旋转不变性的一致性法。根据肺部CT影像细小血管具有局部亮度和结构光滑的纹理特征检测细小血管。首先采用OTSU等算法快速定位CT图像的肺部区域并对定位出的结果进行去噪,应用图像二值化方法分割出粗大血管,然后对没有粗大血管肺部区域的各个子区域采用一致性法进行分类计算,最后根据细小血管的纹理特征值使用支持向量机对有细小血管的子区域及有肺结节的子区域进行样本训练,判断是否是细小血管然后将其提取。实验说明该方法是有效的。
关键词：肺部CT图像,一致性法,OTSU,纹理特征,支持向量机
参考文献
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血管提取 篇3
提取血管中心线主要有血管跟踪、中轴变换和细化算法等三种方法。具体比较起来, 血管跟踪和中轴变换的方法易受图像噪声干扰, 即使在这种干扰能够排除的情况下, 仍然需要人工选择初始轮廓和参数。虽然血管分割效果直接影响细化方法的结果, 但细化方法仍然是目前血管中心线提取中的最主要手段之一。
(一) 细化算法的概念和原理
作为一种常用的图像处理方法, 细化 (thinning) 是将图像进一步识别和分析, 从而有助于减少冗余信息和突出形状特点。具体而言, 图像细化方法可以分为距离变换法和逐层剥离法。同时, 可以根据考虑问题角度将其分为内点保留方法和边缘点删除方法。前者容易使所得的骨架大于一个像素;后者是判断边缘点的可删除性并做相应处理, 但是在所考察邻域的影响及跟踪顺序的影响下, 容易产生骨架的非对称性。同时, 可以依据是否使用迭代运算将其分成迭代算法和非迭代算法:前者通过重复删除图像边缘得到满足一定条件的单像素宽骨架。后者一次就能够产生骨架, 例如游程长度的编码细化和基于距离的变换等方法。
图像“骨架”是描述图像几何及拓扑性质的重要特征, 主要指图像的骨骼部分, 因此图像“细化”过程就是提取图像骨架过程。简化点是指在物体细化过程中被去除而不改变物体拓扑性质的点。二值图像中包含两类点——背景点 (图像元素中值为0的点) 和目标点 (图像元素中值为1的点) , 基于数学形态学的细化是指对二值图像中的物体 (目标) 从最外层逐层向内层腐蚀, 虽然不断剥离简化点, 但仍然保持原物体的连通结构和拓扑性质, 直到剩下一个单元宽度的骨架线 (物体中轴线) 时结束。
P表示三维二值图像, 三维空间中的每一个元素称为P中的一个点, B表示黑点的集合, 用它来表示我们要细化的对象, B中的每一个点赋值为1, 其他的点成为白点, 赋值为0, m表示黑点的邻接关系, n表示白点的邻接关系。黑点集合是指一个最大连通关系为m的黑点的集合, 而白色点的集合是指一个最大连通关系为m的白点的集合。我们要处理的m为26, n为6。
如果一个黑点至少和一个白点6邻接, 这个黑点被称为边缘点;如果一个黑点被删除后, 不改变图像的拓扑结构, 这个黑点被称为简单点;如果一个黑点只有一个26邻接黑点, 这个黑点被称为末端点。
定义1:当且仅当下面四个条件满足时, 黑点p被认为是简化点。
下面是四条判断简化点之规则:
(1) 集合N26 (p) ∩ (B{p}) 不是空集 (即点p在它的26邻域中至少存在一个黑点, 它不是孤立点) ;
(2) 集合N26 (p) ∩ (B{p}) 是26连通的 (通过本集合中其他黑点, 可以将中心点p的26邻域中的任意两个黑点连成一条26连通的路径) ;
(3) 集合 (Z3B) ∩N6 (p) 不是空集 (点p在它的6邻域中至少存在一个白点, 它是边缘点) ;
(4) 集合 (Z3B) ∩N6 (p) 在集合 ( (Z3B) ∩N18 (p) ) 中是6连通的 (通过中心点p的18邻域中的白点, 中心点p的6邻域中的任意两白点可以连通一条6连通的路径) 。
(二) 细化算法的基本过程及结论
细化结果是在保持图像原来拓扑结构的前提下, 生成对象的骨架。细化过程是二值图像的边缘点如满足上面四个条件, 我们认为它是简化点, 即为可删除点, 经过多次循环删除, 最后剩下的骨架就是我们想要的中心线, 对于类管状物体 (血管) , 这种方法的优势是, 可以很容易的得到中心线。
一次细化过程对应着一次循环, 在一次循环中, 又包含六次子循环, 每个子循环对应着六种边缘点, 在第一次循环过程中, U-边缘点被删除, 在第六次循环中, 一些W-边缘点被删除, 通过这种方式, 管状物体在每个方向上被一致的细化, 当一次细化循环中没有边缘点被删除时, 细化完成。
实验表明, 细化算法提取的中心线效果比较好, 具有全自动的, 无需交互的优点, 但计算速度比较慢, 提取结果依赖于前面的分割结果, 如果分割效果不理想, 直接会影响到细化算法的结果。
二、基于半自动的中心线提取方法
在实际操作中, 所谓细化过程就是从图像中提取出血管, 然后利用细化方法在血管区域得到血管骨架。这种间接法的关键在于血管提取方法的鲁棒性, 进而影响到骨架提取结果。有鉴于此, 还需要一种不依赖分割的中心线提取方法。
(一) 算法流程
首先需要人工输入血管路径上的一些离散点 (沿着血管的路径, 从初始点开始, 一直到终止点结束) , 这些点的连线可以描绘出血管路径的大致走向, 为得到更加准确的血管中心线, 我们需要在血管走向比较弯曲的地方多取一些离散点, 血管走向比较平直的地方, 可以少取一些点, 总之, 离散点取的越多, 理论上来说, 最后得到的中心线越准确。
选定这些离散的点之后, 算法就可以自动寻找血管的中心线了, 假定这些人工取得的离散点为为起始点, nA为终点) , 从初始点0A开始, 将的方向做为初始的血管走向, 在过点0A, 且垂直于向量的的二维平面内, 从0A出发, 均匀的发射n条射线, n的取值越大, 最终确定的中心点越是精确, 同时计算速度也会变慢, 为权衡这两个因素, 我们取N为12。如下图所示:
射线走到某一个点0D, 如果0D点的梯度值大于某一个阈值t (如图1.3所示) , 射线停止发射, 在此点终止, 此点被估计为边缘点。这样, 射线发射完毕后, 就得到了一系列的距离, 由公式 (1.3) 可以得到中心点的坐标。
(二) 实验结果和结论:实验表明, 该算法提取速度快, 提取效果好, 缺点是需要用户交互
比较以上两种中心线的提取方法, 利用细化的算法, 是不需要用户交互, 全自动的, 因为中心线的提取是针对整个血管树的, 所以计算速度比较慢;利用点点法提取的中心线, 需要用户交互, 但计算速度比较快。
概而言之, 上面关于血管中心线算法, 不仅大大提高了中心线的提取速度, 还保证了提取结果的精确性。利用数学知识在这几种算法上起了很大作用。可见数学作为基础学科, 工具学科的重要地位。
摘要：随着医学成像技术及医疗仪器的发展, 影像学检查已是预防和治疗各种心血管疾病的重要手段, 用数学知识, 科学分析、处理这些海量数据显得尤为必要。数学在这方面的应用就体现出来。而血管中心线是反映血管空间拓扑结构的骨架, 它的提取不仅是血管造影图像定量分析中的关键步骤, 还是血管树三维重建的重要基础。一个恰当精确的轴线提取结果不仅可以正确判断血管分支点, 还提高了血管重建的精确度。本文主要介绍了用数学知识得到的提取方法。
关键词：血管中心线,数学应用,提取方法
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血管提取 篇4
1 材料与方法
1.1 材料的制备
在无菌条件下取健康产妇足月分娩的新生儿脐带, 长25 cm～30 cm, 挤净其内残血, 两端扎紧放入无菌的PBS液中, 4 ℃保存, 尽快用于实验。CSE制备参照Nakamura方法[1]。
1.2 HUVECs的分离、培养和鉴定
无菌PBS液将脐静脉冲洗干净后, 用0.25%胰酶消化法分离HUVECs, 含10%FBS的RPMI-1640培养液, 在37 ℃、5%CO2培养箱中培养细胞, 0.25%胰蛋白酶/0.01%EDTA消化液以1:3传代至第4代～6代, 接种于24孔培养板上, 接种密度为5×105/mL, 每孔2 mL。待细胞长至单层融合后, 倒置显微镜下见细胞呈多角形或“铺路石”样排列, Ⅷ因子相关抗原免疫细胞化学法进行HUVECs鉴定。
1.3 实验方案
待接种于24孔培养板上的第4～5代HUVECs融合后分为3组。①对照组:单纯培养液中加入一定体积的PBS同步培养;②不同浓度同一时间点CSE组:培养液中加入CSE, 使其终浓度分别为5%、10%、20%培养液, 共同孵育6 h;③同一浓度CSE作用不同时间组:在培养液中加入一定体积加入终浓度为5%培养液的CSE, 分别作用4 h、6 h、8 h、12 h、24 h, 在每一时间点均设立对照组。收集各组细胞上清液测定PAI-1和t-PA含量。试剂盒购自上海太阳生物技术公司, 实验步骤严格按试剂盒说明进行。
1.4 统计学处理
采用SPSS 11.5统计软件, 数据用均数±标准差
2 结 果
2.1 HUVEC的观察与鉴定
在倒置相差显微镜下观察原代及传代HUVECs, 其形态不规则、扁平、呈椭圆形、梭形或多角形, 细胞单层融合时呈典型“铺路石”样外观。用兔抗人单克隆抗体检测Ⅷ因子相关抗原, 免疫细胞化学染色显示胞浆中有褐色颗粒, 表明Ⅷ因子相关抗原存在。
2.2 同一时间点不同浓度CSE对t-PA和PAI-1的影响
与对照组相比, 各浓度CSE组PAI-1的表达明显升高 (P<0.05) , 10%CSE组与20%CSE组t-PA的变化有降低, 但两组间无统计学意义 (P>0.05) 。详见表1。这可能与高浓度的CSE直接引起细胞的死亡有关, 故以下实验均采用5%浓度的CSE。
2.3 同一浓度CSE不同时间点对t-PA与PAI-1表达的影响
与对照组相比, 5%CSE组PAI-1的表达明显升高 (P<0.05) , 且呈时间依赖性 (P<0.05) 。而t-PA的变化无统计学意义 (P>0.05) 。详见表2。
3 讨 论
血管内皮细胞的抗血栓机制主要表现为合成和分泌一些因子, 如凝血调节蛋白 (TM) 、肝素样物质和组织通路阻抑因子 (TPFI) 、前列腺环素、t-PA等, 这些因子共同作用, 使血液保持流通状态, 阻止血栓形成。
吸烟是心血管病的独立危险因素。烟气中约含有4, 700多种化合物, 其中有多环芳烃、杂环化合物、醌类、酚类、醛类、酮类、酸类、酯类、脂肪族化合物等有机成分, 还包含有微量的无机元素如Fe、Cu、Cr、Zn等, 可对机体造成多种危害。吸烟作为一种常见的危险因素, 它可以激活凝血系统和血小板的功能, 导致血栓形成。香烟烟雾对内皮细胞t-PA与PA1-1的影响研究较少, 相关研究多集中于体内试验, 且研究结果不一致[2]。有研究表明[3], 吸烟者急性吸烟后t-PA的释放较不吸烟者减少, PAI-1释放较不吸烟者增加。Newby等[4]研究发现, 吸烟者体内t-PA与PAI生成均减少。Rajat等[5]用吸烟者血清孵育HUVECs后, 发现上清液中t-PA与t-PA/PAI均显著性降低。引起结论不一致的原因尚不清楚, 但可以肯定的是实验环境的不同会导致结果的差异。
有研究表明[6], CSE呈剂量依赖性降低HUVECs的存活率, 暴露于20%CSE的培养基抑制效果最明显, 10%时HUVECs的存活率仅为正常组的50%, 而5%CSE的对存活率基本无影响。本实验表明, 用5%、10%与20%CSE刺激HUVECs后t-PA表达均减少, 10%与20%CSE组t-PA减少有统计学意义, 各组PAI-1的表达均升高, 但各组间差异无统计学意义, 说明过高浓度的CSE直接引起了部分内皮细胞的死亡。这与以往研究结果一致。5%浓度的CSE组PAI-1含量增高, 且呈时间依赖性, t-PA变化则无统计学意义。表明香烟提取物对体外培养的血管内皮细胞t-PA表达影响不大, 可能与大部分t-PA以t-PA∶PAI复合物形式结合在内皮细胞上, 而培养液中未与PAI-1结合的活性t-PA含量较少有关。香烟中的焦油、尼古丁、烟碱等有害成分引起内皮细胞产生一些炎症因子, 这些炎症因子对内皮细胞的损伤和激活作用, 减弱了纤溶系统功能, 导致了血栓的形成[7]。t-PA与PA1-1作为纤溶系统一对重要调节因子, 均来源于血管内皮细胞, 大部分t-PA以t-PA:PAI复合物形式结合在内皮细胞上, 增高的PAI-1打破了纤溶平衡, 导致纤溶系统活性降低, 血液处于相对高凝状态, 使吸烟成为栓塞性疾病的危险因素之一。
由于内皮功能的损伤是多种血管疾病的始动因素。因此对于吸烟者的内皮功能研究有一定实际意义, 如果能在早期进行监测并进行适当的干预, 必将延缓或阻止疾病的发生和进展。
摘要：目的研究不同条件下香烟提取物 (CSE) 对人脐静脉内皮细胞 (HUVECs) 组织型纤溶酶原激活物 (t-PA) 和纤溶酶原激活物抑制物-1 (PAI-1) 含量的影响。方法选用第4代～6代HUVECs, 接种于24孔培养板中, 分为3组:①对照组;②不同浓度 (5%、10%、20%) 同一时间点CSE组:6h后收集各组细胞上清液;③同一浓度不同时间点CSE组:5%CSE刺激HUVECs, 于不同时间点 (4h、6h、8h、12h、24h) 分别收集细胞上清液, 采用酶联免疫吸附双抗体夹心分析 (ELISA) 法测定各组上清液中t-PA和PAI-1的抗原浓度。结果与对照组相比, 不同浓度 (5%、10%、20%) 同一时间点CSE组中, 6h后各浓度CSE组PAI-1含量均显著增高 (P<0.05) , 但各组间差异无统计学意义, 10%与20%CSE组t-PA含量变化明显降低, 而5%CSE组t-PA含量变化无统计学意义。同一浓度不同时间点CSE组中, 5%CSE组PAI-1含量较对照组升高, 且呈时间依赖性;t-PA含量变化无统计学意义。结论CSE可直接损伤血管内皮细胞, 并抑制其纤溶活性, 从而增加血栓病的发生。
关键词：香烟提取物,组织型纤溶酶原激活物,纤溶酶原激活物抑制物-1,人脐静脉内皮细胞
参考文献
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[2]Enderle MD, Pfohl M, Kellermann N, et al.Endothelial function, variables of fibtinolysis and coagulation in smokers and healthy controls[J].Haemostasis, 2000, 30:149-158.
[3]刘希亮, 李云花, 刘卫红, 等.吸烟对人体血浆中D-二聚体、t-PA与PAI-1的影响[J].心脑血管病防治, 2007, 7 (3) :178-179.
[4]Newby DE, MeLeod AL, Uren NG, et al.I mpaired coronary tissue plasminogen activator release is associated with coronary athero-sclerosis and cigarette smoking:Direct link between endothelial dysfunction and atherothrombosis[J].Circulation, 2001, 103:1936-1941.
[5]Rajat S, Barua, John A.Smokingis associated withaltered endothelial-de-rived fibrinolytic and antithrombotic factors:Anin vitrodemonstra-tion[J].Circulation, 2002, 106:905-908.
[6]杨玉梅, 刘耕陶.香烟水溶提取物对心脑和血管内皮的毒性损伤以及相关机制的研究[G].中国优秀博士研究生学位论文, 2000.
血管提取 篇5
1 材料与方法
1.1 实验取材
选择新鲜(产后3 d内)完好三黄种蛋100枚,购自兰州华陇家禽育种有限公司,每蛋重55 g～65 g。
1.2 试剂及仪器
当归补血汤超滤膜提取物的制备依照文献[3]方法进行,以生药煎煮、粗滤、浓缩、微滤、超滤、浓缩、包装、备用的流程制成每毫升药液含1 g生药的超滤膜提取药液(分子量<10×104);表皮生长因子(EGF,批号:EGF2003,Sigma公司产品);生理盐水(批号:A041002-27):四川科伦药业股份有限公司产品;甲醇(批号:050310):天津市化学试剂二厂;丙酮(批号:860912):天津市医药工业技术研究所;5%苯扎溴铵(新洁尔灭):山西侯马市三利康消毒药械制品厂;普通电热培养箱:金坛市恒丰仪器厂;混合纤维素酯微孔滤膜(孔径0.45 μm):上海兴亚净化材料厂;索尼数码相机:日本NIKON公司;体视显微镜:桂林光学仪器厂;电子天平:上海天平仪器厂;微量加样器:上海热电公司生产。
1.3 实验方法
1.3.1 鸡胚制备
选择蛋壳结构致密均匀、壳膜正常、厚薄适中、壳色均匀一致、蛋壳清洁的新鲜三黄种蛋,0.1%新洁尔灭擦拭消毒蛋壳表面。种蛋与蛋托呈45度放入电热培养箱中,温度控制在37 ℃,相对湿度50%～70%,培养箱有进出气孔换气供氧。每天翻蛋(以水平角度前俯后仰各45度)4次,连续孵化7 d。
1.3.2 鸡胚分组及处理
采用完全随机实验设计方法,将100枚三黄种蛋随机分为5组,即生理盐水(NS)、阴性对照组(NS组)、EGF阳性对照组(EGF组),当归补血汤超滤膜提取物中药0.1 g/L组、0.2 g/L组、0.3 g/L组。每组将混合纤维素脂微孔滤膜制成直径5 mm载体,121 ℃,30 min湿热高压灭菌后备用。在孵化7 d的种蛋气室端用多功能雕刻电磨磨切开口,依次去掉蛋壳、壳膜、气室膜,暴露鸡胚绒毛尿囊膜,将事先预备好的载体置于CAM两条卵黄静脉之间相对无血管处,以便待测药物充分发挥作用。各组分别用微量加样器滴加10 μL的生理盐水、EGF及中药0.1 g/L、0.2 g/L、0.3 g/L的当归补血汤超滤膜提取物,然后用透明胶带封贴假气室,形成透明观察窗,以便观察鸡胚的存活情况。封窗后继续孵育3 d[4]。
1.3.3 标本采集及观察
在鸡胚绒毛尿囊膜表面加等比甲醇丙酮混合固定液,室温下固定15 min,待鸡胚绒毛尿囊膜上的血管内液体凝固后,以载体为中心将膜剪下,放入生理盐水中展开,平铺于载玻片上,阴干封存。体视显微镜下(×10)观察并数码相机照相,分别计数统计载体周围1 mm、5 mm范围内的血管数目。
1.4 统计学处理
实验数据以均数±标准差表示,应用SPSS 10.0统计学软件进行数据统计,多组间均数比较用单因素方差分析,P<0.05为有统计学意义。
2 结 果
2.1 CAM血管新生的特异性观察
NS组CAM表现非特异性血管生长形式,如包绕、紊乱、贯穿、平行、环绕等叶脉样自然生长状态。当归补血汤超滤膜提取物及EGF组表现特异性血管生长形式,以被检测物为中心,周围血管放射状朝向被检测物生长,呈放射状生长的血管网,或具有明确趋向性血管生长区。
2.2 CAM血管新生的计数观察
体视显微镜下计数新生血管数目,以实验部位边缘范围1 mm内为一级血管,以实验部位边缘范围5 mm内为二级血管,一级、二级分别观察分析。凡属趋向性生长的血管,即以载体为中心发出,与载体半径的夹角小于45度者均予以计数,而穿行及绕行的血管则不算在内。当归补血汤超滤膜提取物有明显的促进CAM血管新生作用,与NS组比较有统计学意义(P<0.05),其作用与浓度呈正相关,其中以0.3 g/L组作用最显著,但与EGF组比较,促CAM血管新生作用相对较弱(P<0.05)。提示当归补血汤超滤膜提取物在治疗缺血性疾病方面可能与其促进血管新生有关。详见表1。
3 讨 论
当归补血汤的有效成分为当归多糖及阿魏酸、黄芪异黄酮、黄芪异黄烷、黄芪甲苷、黄芪皂苷等非多糖成分,他们在不同浓度时均有促进造血作用,其中以当归多糖和阿魏酸作用最显著[5],而其有效成分的分子量大多<5×104[6]。本实验采用10×104分子量超滤膜分离纯化当归补血汤,可有效去除杂质,保留其有效成分,为研究当归补血汤确切有效成分奠定了一定实验基础,且当归补血汤超滤膜提取物减少了杂质对鸡胚的刺激,有利于提高活体模型的存活率。鸡胚绒毛尿囊膜模型用于血管新生促进或抑制的研究,具有周期短、成本低、易于大样本重复等优点,且观察结果客观可靠[7],是目前研究血管新生常用的活体模型之一。观察当归补血汤超滤膜提取物对鸡胚绒毛尿囊膜血管新生的影响,可间接衡量当归补血汤促血管新生能力。
本研究表明当归补血汤超滤膜提取物能明显促进鸡胚绒毛尿囊膜的血管新生,新生血管以载体为中心呈放射状生长。当归补血汤超滤膜提取物在0.1 g/L～0.3 g/L有效用药范围内,促血管新生作用随浓度增大而增加,与浓度呈正相关,而<0.1 g/L和>0.3 g/L促进血管新生作用均减弱,提示当归补血汤超滤膜提取物有效剂量范围大,用药安全范围广。同时,当归补血汤超滤膜提取物中可能既含有促血管新生的物质又含有抑制血管新生的成分。因此,我们有理由期待对其有效成分行进一步的提纯,对其在血管新生方面的研究将取得新的进展。
摘要：目的观察当归补血汤超滤膜提取物对鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)血管新生的影响,探讨其在治疗缺血性疾病中的作用机制。方法将不同浓度当归补血汤超滤膜提取物、表皮生长因子(EGF)和生理盐水(NS)分别通过载体加到孵化7d的CAM上,继续孵化3d,体视显微镜下观察CAM特异性血管生长情况及血管数目变化。结果当归补血汤超滤膜提取物(0.1g/L0.3g/L)有明显的促进CAM血管新生作用,与生理盐水组比较有统计学意义(P<0.05),其作用与浓度呈正相关,其中以0.3g/L作用最显著,但与EGF组比较促CAM血管新生作用相对较弱(P<0.05)。结论当归补血汤超滤膜提取物能够明显促进CAM血管新生,且作用与剂量呈正相关,提示当归补血汤超滤膜提取物在治疗缺血性疾病方面可能与其促进血管新生有关。
关键词：当归补血汤,超滤膜,鸡胚绒毛尿囊膜,血管新生
参考文献
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血管提取 篇6
1 材料与方法
1.1 主要实验材料
TF、TFPI试剂盒为美国Assaypro公司产品。HUVECs株由武汉大学典型物种保存中心提供。磷酸盐缓冲液 (PBS) 干粉为武汉博士德公司产品RPMI 1640培养基、新生小牛血清、胰蛋白酶购自美国Gibco公司。酶标仪为芬兰Labsystens集团产品。二氧化碳 (CO2) 培养箱为美国Sheldon Manufacturing Inc公司产品。
1.2 HUVECs的培养与鉴定
将HUVECs加入到RPMI1640完全培养基中, 37℃、5%CO2及饱和湿度的恒温培养箱中培养, 待平铺80%融合后, 用0.25%的胰蛋白酶消化传代, 倒置显微镜下观察HUVECs呈多角形、铺路石样镶嵌排列。经Ⅷ因子免疫荧光鉴定, 并选择生长良好的内皮细胞用于实验。
1.3 水蛭提取液制备
用水提醇沉法制备水蛭提取液。在水蛭超微粉中加入10倍水煮沸提取40min, 提取2次, 取2次提取上清液浓缩至生药浓度为1g/mL, 用70%乙醇沉淀24h, 过滤取上清液制得水蛭提取液, -4℃保存备用。使用前用RP-MI1640培养液 (含10%小牛血清) 配成所需浓度工作液, 0.22μm滤膜过滤除菌。
1.4 分组及药物处理
选用生长较好的2~3代细胞进行本次实验。将融合生长的HUVECs用0.25%胰蛋白酶消化吹打制成单细胞悬液, 调节细胞密度为7.5×104个/mL, 接种于96孔培养板中, 每孔200μL。置于37℃、5%CO2培养箱中培养, 待细胞融合成单层细胞时开始实验。将已融合的细胞随机分为空白对照组 (等体积RPMI1640培养液) 、凝血酶刺激组 (10kU/L) 及水蛭提取液高剂量组 (凝血酶10kU/L+600mg/L) 、中剂量组 (凝血酶10kU/L+300 mg/L) 、低剂量组 (凝血酶10kU/L+150mg/L) 5组, 培养12h后, 收集细胞培养上清液及细胞冻融液, 置于-20℃冰箱中保存备用。
1.5 检测指标
取细胞培养上清液, 测定TFPI的活性。取细胞冻融液, 测定TF的活性, 两者均采用发色底物法。
1.6 统计学处理
用SPSS16.0统计软件分析, 多组间采用方差分析与q检验。计量资料以均数±标准差 (±s) 表示。
2 结果
2.1 水蛭提取液对凝血酶诱导HUVECs表达TF的影响 (见表1)
与空白对照组相比, 凝血酶刺激组能明显促进HUVECs表达TF (P<0.01) , 水蛭各剂量组TF活性较凝血酶刺激组明显降低 (P<0.01) , 水蛭提取液能抑制凝血酶诱导的HUVECs表达TF。
2.2 水蛭提取液对凝血酶诱导HUVECs释放TFPI的影响 (见表1)
与空白对照组相比, 凝血酶刺激组能明显抑制HU-VECs释放TFPI (P<0.01) , 水蛭各剂量组TFPI活性较凝血酶刺激组明显增加 (P<0.01) , 水蛭提取液能对抗凝血酶抑制HUVECs释放TFPI。
%
3 讨论
血栓性疾病已严重危害人类健康, 其发病率高居各种疾病之首, 近年来还有增长的趋势, 因此寻找防治血栓栓塞性疾病及其并发症的药物已成为临床研究的迫切需要。血栓的形成主要与体内凝血-抗凝、纤溶-抗纤溶以及血小板等多个系统功能的改变有关, 而这些系统功能的改变都与VEC功能障碍存在着密切联系[9]。在正常情况下血管内的大多数细胞并不表达TF, 只有VEC和单核细胞微量的表达TF, 但其在体内外刺激因素的作用下可诱生性大量表达TF, 使体内凝血-抗凝与纤溶-抗纤溶系统间的平衡破坏, 引起血液高凝或血栓性疾病的发生。本研究表明, 凝血酶能刺激HUVECs大量表达TF, 而水蛭提取液能明显抑制凝血酶所诱导的TF表达, 起到保护血管内皮细胞和抗血栓形成的作用。
TFPI是一种体内天然存在的外源性凝血途径特异性抑制物, 具有抗栓、抗炎和调节细胞凋亡等作用, 且能有效防止动脉粥样硬化的发生并减少血栓形成[10,11]。TFPI在起抗凝作用的过程中首先和FXa结合, 然后在Ca2+存在条件下, 与TF/FVIIa结合形成四聚体, 抑制FXa和TF/FVIIa活性, 起到抗凝作用[12]。本研究表明, 凝血酶刺激组能明显抑制HUVECs释放TFPI, 使血液呈高凝状态, 水蛭提取液可提高凝血酶诱导HU-VECs培养液中的TFPI活性, 表明水蛭提取液能对抗凝血酶抑制TFPI的释放。水蛭提取液能明显抑制凝血酶所诱导的TF表达, 对抗凝血酶抑制TFPI的释放, 这可能与水蛭的活血化瘀、抗凝、抗血栓形成机制和其对心脑血管疾病的治疗作用有关。
摘要：目的 探讨水蛭提取液对凝血酶诱导血管内皮细胞 (VEC) 释放组织因子途径抑制物 (TFPI) 及表达组织因子 (TF) 的影响。方法 将体外培养的人脐静脉内皮细胞 (HUVEC) 随机分为5组, 分别给予不同处理, 培养12h后, 取上清液测定TFPI活性, 取细胞冻融液测定TF活性。结果 凝血酶可促进血管内皮细胞表达TF, 较空白对照组明显增高 (P<0.01) , 水蛭各剂量组与凝血酶刺激组比较血管内皮细胞表达TF明显降低 (P<0.01) 。与空白对照组比较, 凝血酶刺激组可抑制血管内皮细胞释放TFPI (P<0.01) , 水蛭各剂量组与凝血酶刺激组比较能明显促进血管内皮细胞释放TFPI (P<0.01) 。结论 水蛭提取液能抑制凝血酶诱导血管内皮细胞表达TF, 并对抗凝血酶抑制VEC释放TFPI, 其作用机制可能与水蛭抗凝、抗血栓形成以及对心脑血管疾病的治疗作用有关。
血管提取 篇7
关键词：银杏叶提取物片,血管性痴呆,β-淀粉样蛋白,血管内皮生长因子
血管性痴呆 (vascular dementia, VD) 是老年期痴呆的主要类型之一, 是由一系列脑血管因素 (缺血或出血及急慢性缺氧性脑血管病) 导致脑组织损害而引起的获得性智能损害综合征。临床特征是患者均具有脑血管病的危险因素 (原发性高血压、糖尿病、心房纤颤等) ;大部分有单次和/或多次脑卒中发作的病史;在发病后3个月之内出现记忆力减退, 并出现一项或一项以上的认知功能 (包括分析和解决问题的能力、理解力、语言、空间定向和人格等) 选择性的缺损, 临床症状持续6个月以上;病程中认知功能障碍可随脑血管病的病情恶化波动或好转, 随着卒中发作次数增多, 痴呆严重程度呈阶梯样的进展, 出现精神行为、情感和人格障碍, 最终导致患者的日常生活能力减退和社会活动能力逐渐丧失, 对患者本人、家庭和社会造成严重的负担[1]。VD患病率约占脑卒中幸存者中的1/3左右[2]。欧美国家流行病学的研究显示[3], 痴呆患病率为4%～6%, VD占全部痴呆的12%～37.2%;在痴呆的预后转归方面, 调查报告显示, 痴呆病人的死亡率达86%。VD是迄今为止唯一可以防治的痴呆类型, 早期积极防治具有可逆性, 受到社会和医学界的极大关注, 世界卫生组织 (WHO) 将其列为21世纪的重点研究项目。
1 资料与方法
1.1 诊断标准 痴呆诊断:采用1994年美国精神病学会 (APA) 修订的《精神障碍诊断与统计手册》第4版 (DSM-Ⅳ) 痴呆诊断标准作出痴呆的诊断[4]。血管性痴呆诊断:采用1993年美国国立神经系统疾病与卒中研究所和瑞士神经科学研究国际协会 (NINDS/AIREN clinical criteria for the diagnosis of vascular dementia, CCDVD) 制订的很可能 (probable) 血管性痴呆诊断标准[5]。
1.2 纳入标准 符合DSM-Ⅳ的痴呆诊断标准, 且持续3个月以上;符合NINDS/AIREN的血管性痴呆诊断标准;根据1993年Morris修订临床痴呆分级表 (Clinical Dementia Rating, CDR) 标准, 选择轻度 (CDR=1.0) 和中度 (CDR=2.0) 痴呆患者为观察对象;简易精神状态检查量表 (MMSE) -R评分≤23分;缺血指数 (HIS) 评分≥7分;病人应有小学文化程度以上, 能独立阅读简单的报纸文章、写简单的小文章;经影像学检查, 证实为脑梗死的患者。
1.3 排除标准 经DSM-Ⅳ标准和NINDS/ADRDA标准诊断为其他原因痴呆的病人, 如老年性痴呆、混合性痴呆及其他神经变性疾病引起的痴呆;HIS评分<7分的病人;抑郁量表 (CSDD) 评分>8分的病人;患有焦虑症及其他精神病、精神障碍的病人;由于头部损伤后, 患有认知障碍的病人;合并有严重的心血管疾病、肝肾功能异常、造血系统疾病、脑出血以及其他脏器功能不全等;患有某些疾病能干扰认知功能评价, 包括嗜酒的病人, 吸毒或其他精神性药物滥用者;有严重神经功能缺损的病人, 如失语、失认、严重偏瘫、视听障碍等。
1.4 临床资料 选择2009年8月—2011年12月符合入选标准的广东省中西医结合医院神经内科的住院病人50例, 将入选病例随机分为两组。治疗组25例, 男15例, 女10例;年龄 (65.08±7.25) 岁;病程 (2.37±1.47) 年;发病因素:大面积梗死18例, 其中单灶梗死4例, 多灶梗死14例, 多发性腔隙性脑梗死7例;梗死部位:大脑皮质区10例, 基底节14例, 其他1例。对照组25例, 男17例, 女8例;年龄 (64.16±7.44) 岁;病程 (2.27±1.45) 年;发病因素:大面积梗死16例, 其中单灶梗死3例, 多灶梗死13例, 多发性腔隙性脑梗死9例;梗死部位:大脑皮质区10例, 基底节13例, 其他部位2例。两组年龄、性别构成、病程、发病因素、梗死部位比较差异无统计学意义 (P>0.05) 。
1.5 治疗方法 治疗组给予银杏叶提取物片 (商品名:金纳多, 德国威玛舒培博士药厂, 进口药品注册证号:H20090296, 每片40 mg) , 每次1片, 每次3次。对照组予吡拉西坦片 (广东华南药业有限公司, 国药准字:H44020779, 每片0.4 g) , 每次2片, 每日3次。两组连续治疗满24周, 对并发症的处理, 两组方法相同;在服用药物期间, 停用其他可能促进智能、改善脑血流方面的药物。
1.6 观测指标 血清β淀粉样蛋白 (β- amyloid protein, β-Ap) 、血管内皮生长因子 (VEGF) 、MMSE、日常生活能力量表 (ADL) 。治疗前后进行安全性观测:体温、呼吸、脉搏、血压、血常规、血糖、血脂全套、心肝肾功能等。治疗后复查颅脑CT或磁共振成像 (MRI) :观察梗死灶的大小、部位、个数, 有无脑萎缩等。
1.7 疗效判定标准 以MMSE、ADL评分作为智能改善的参考指标, 观察其治疗前后的积分变化;同时比较治疗前后β-Ap、VEGF的变化, 并作为疗效判定的客观指标;采用抗胆碱酯酶活性剂多奈哌齐 (Anricept) 的疗效评价标准[11]进行评定。
1.8 统计学处理 数据以均数±标准差
2 结 果
2.1 两组临床疗效比较 (见表1)
2.2 两组治疗前后β-Ap、VEGF比较
两组治疗后β-Ap、VEGF含量与治疗前比较差异有统计学意义 (P<0.05) ;与对照组治疗后比较, 治疗组β-Ap、VEGF含量差异有统计学意义 (P<0.05) 。详见表2。
2.3 两组治疗前后MMSE、ADL评分比较
治疗组治疗后MMSE评分明显升高, ADL评分明显降低, 差异有统计学意义 (P<0.01) 。两组治疗后MMSE评分差异无统计学意义, 但治疗前后差值有统计学意义 (P<0.05) ;两组治疗后ADL评分及治疗前后差值差异均有统计学意义 (P<0.05) 。详见表3。
2.4 不良反应
在治疗过程中, 治疗组有1例出现一过性血压偏低, 2例出现轻度皮肤瘙痒, 1例出现胃肠不适, 对照组有2例出现失眠, 2例出现便秘, 1例出现胃部不适, 均无需特殊处理而自行缓解。所有病人血、尿、便常规, 肝肾功能、心肌酶谱、心电图等检查, 治疗前后比较均无明显改变。
3 讨 论
由于VD是目前老年期痴呆中可预防和有希望治愈的痴呆之一, 越来越多的学者将痴呆研究重点转移到VD上来, 但目前尚无一种理论能圆满地解释VD的发病机制。因此, 很多学者从不同的角度进行了大量的临床试验研究, 以期找到一种简便而实用的方法对VD进行检测, β-Ap和VEGF与VD的关系成为目前研究关注的热点之一。
3.1 VD与β-Ap的关系
β-Ap是一种由39个～43个氨基酸组成, 分子量约为4 kD、具有折叠构型、β片层结构的多肽。对于与记忆密切相关的β-Ap肽段, 国外也仅建立在动物模型基础上, 有关临床研究报道较少。β-Ap是老年斑形成的始动因子, 也是老年斑核中的重要成分。脑血管病后β-Ap表达增多, 使膜电位异常去极化, 引起Ca2+超载, 导致神经细胞功能障碍。β-Ap可增强血管的收缩性, β-Ap升高后可通过去甲肾上腺素或其他内源性收缩活性物质导致神经元缺血而死亡。内源性β-Ap从中枢神经系统以30 min的半衰期迅速转运到血浆[6]。由于β-Ap从中枢神经系统中流出, 改变了不同年龄组中枢神经系统和血浆中β-Ap动态平衡。Haan等[7]尸检发现, 脑血管广泛淀粉样沉淀、多发性梗死及弥漫性脑损害等, 可见有老年斑样结构。由血清中这种高水平的β-Ap推测其可能参与了VD的发生。VD的可能病因是由于缺血导致淀粉样蛋白过度沉积, 出现神经元的毒性作用[8]。VD患者血浆β-Ap水平显著高于同龄人, 表明β-Ap参与了脑血管损伤后神经系统高级功能丧失的病理过程[9]。本研究结果显示, VD患者血清β-Ap的含量明显增高, 且与痴呆的程度有一定的相关性;治疗后, 两组血清β-Ap的含量明显降低, 说明血清β-Ap一旦在血管壁沉积后, 就不容易消退, 可能会对智能方面的改善存在着负面的影响。
3.2 VD与VEGF的关系
VEGF是一种具有高度生物活性的功能性糖蛋白, 具有促进血管内皮细胞分裂增生的作用, 被称为血管调理素, 可以促进血管生长和侧支循环的建立。正常情况下, VEGF在中枢神经系统的表达并不高。但是在缺血缺氧的条件下, 会诱导神经元和神经胶质细胞大量分泌VEGF, 来增强缺血脑组织中血管的发生, 减少缺血所致的神经损伤。有学者应用重组VEGF给冠状动脉和下肢动脉闭塞的动物血管内持续灌注14 d, 证明可以促进血管新生和侧支循环的建立, 有效地防治心肌梗死和闭塞性血管病。VEGF为动脉缺血性疾病的治疗提供了极其诱人的前景。因此, VEGF基因治疗又称为“分子搭桥术”。局灶脑缺血的动物实验证实梗死后3 d为最活跃的血管增生期, 并可见明显的VEGF表达, VEGF作为脑缺血性损伤血管修复因子在脑缺血性疾病中的脑保护作用已被证实[10]。另外, VEGF还具有神经再生作用, 很多实验均证实, VEGF可直接作用于中枢神经系统的神经元及胶质细胞, 促进它们的增殖和突触生长。在急性期, VEGF发挥直接神经保护作用以减轻缺血缺氧性损害, 而神经再生和血管生成则有利于脑损伤的长期修复。有研究显示[11], 血管性痴呆病人血清VEGF水平低于健康对照者, 提示VEGF低表达导致的细胞凋亡和血管损伤本身参与了VD的发生。本研究的结论与其一致。当VEGF低到一定程度, 就可能导致认知功能的损害。
3.3 银杏叶提取物片
由银杏叶中提取, 主要成分为黄酮苷和萜类 (白果内酯和银杏内酯) 。白果内酯特异性拮抗NMDA受体, 对抗兴奋性氨基酸如谷氨酸的神经毒性作用, 能有效地预防神经变性和学习能力下降;能加快神经递质肾上腺素、5-羟色胺的更新, 从而增强记忆、改善认知功能。所含的黄酮苷具有抗氧化作用, 可清除自由基, 对抗自由基引起的细胞膜脂质过氧化, 提高脑组织对缺氧的耐受力;白果内酯和银杏内酯有改善微循环, 调整血管张力, 增加动脉顺应性, 抑制血管壁通透性;改善血液流变学, 增加红细胞变形性, 特异性对抗血小板活化因子 (PAF) , 抗血小板聚集, 减少微血栓形成。此外, 金纳多能提高海马毒蕈碱受体密度, 并增加海马突触对胆碱摄取的亲和力。研究证实, 金纳多能有效改善VD患者的认知功能、社会活动功能及日常生活能力;同时, 具有降低血清β-Ap的含量, 预防老年斑的形成, 增加VEGF的含量, 减轻缺血缺氧性损害, 从而促进神经再生和血管生成, 改善脑血流, 有利于脑损伤的修复。
血管性痴呆是持续性、进行性恶化的以智能损害为主要临床表现的疾病, 如能及时采取有效的治疗措施, 可以延缓痴呆的进展, 甚至可能治愈。从本研究中可以得出, 银杏叶提取物片、吡拉西坦片均可以改善VD患者的认知功能, 但从得出的数据中, 银杏叶提取物片在治疗VD时, 对于β-Ap、VEGF二者含量的变化, 以及对MMSE、ADL评分的影响, 明显优于吡拉西坦片, 对于VD患者临床症状的改善具有一定的疗效。