红外热成像技术在兔股静脉结扎模拟静脉完全栓塞模型中的应用价值*

邓方阁， 虢慧芝, 林琳, 李韬

1广州医科大学附属第一医院、广州呼吸健康研究院、呼吸疾病国家重点实验室、呼吸疾病国家临床研究中心(广东广州 510120)； 2深圳市罗湖区人民医院超声科(广东深圳 518001)； 3广州市第八人民医院放射科(广东广州 510060)

静脉血栓栓塞症包括深静脉血栓形成(deep venous thrombosis, DVT)与肺栓塞，两者是发生在不同部位的同一种疾病[2-3]，由于DVT的临床经过隐匿且缺乏特异性，近80%的DVT患者常无临床症状，尤其是DVT发生在肢体远端患者[3]，而在各种疾病死亡患者中，尸检发现72%有DVT[4]。肺栓塞的误漏诊率很高，约70%以上，目前已成为猝死类疾病的第三大死因。90%以上的肺栓塞栓子是来自下肢DVT，因此早期发现并及时诊治DVT可有效预防肺栓塞死亡[5]。同时，近年来，许多研究团队都提出，当临床高度可疑DVT患者及对于DVT的高危患者时，建议采用最简单的无创的检测方法以早期明确或排除DVT[6]。由于目前缺乏有效简便的DVT筛查手段，本研究于2016年7—10月通过体外经典结扎法构建新西兰白兔后肢股静脉栓塞模型，通过对模型兔外周血炎症因子检测、局部股静脉炎症核因子-κB(NF-κB)免疫组化检测以及红外热成像技术(infrared thermal imaging, IRTI)检测，明确这种新型功能成像技术在DVT筛查中的应用价值，以寻找DVT早期无创诊断新方法。

1 材料与方法

1.1 实验动物 广东省医学实验动物中心购置健康普通级新西兰白兔6只(生产许可号为SCXK(粤)2014-0035)，均雄性，体重范围2.4～2.8 kg。实验前1周适应性正常饲养。研究采用自身对照，均以右侧结扎股静脉为实验侧，以左侧不结扎股静脉为假手术对照侧。

1.2 模型制备 3%戊巴比妥钠溶液1 mL/kg进行耳缘静脉注射麻醉，密切观察麻醉过程中生命体征，手术过程中视动物清醒情况而补充麻醉剂。实验兔取仰卧位固定，充分暴露兔的腹部区和双侧后肢内侧。备皮、消毒后，在右侧后肢近心端，沿股静脉走向在股静脉搏动最明显处斜切(切口约4 cm长)，逐层分离皮下及肌肉组织、股三角处分离并游离股静脉(约2.5 cm长)，4号手术丝线在游离股静脉中间处结扎后逐层缝合。同样方式切开和游离左侧股静脉，但不结扎股静脉直接缝合。术后每天观察和记录模型兔的状态及双侧后肢。

1.3 实验室检测 分别在术前、术后即刻、术后12、48 h采集外周血，进行白细胞介素(IL)-6、IL-8和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)炎症因子检测。

1.4 红外热成像检测

1.4.1 红外热成像检测仪 广州呼研所红外科技有限公司生产HYIR I-1206红外热像仪(广东省高新技术产品)，仪器参数为：320×240红外非制冷焦平面镜头、光谱响应为8～14 μm、空间分辨率为1.3 mrad、温度分辨率为0.05℃、采集速度达到每秒连续30帧图像。检测条件为标准室温下(23±2)℃，保持相对湿度60%左右，且无阳光直射及空气对流。

1.4.2 红外热成像图采集 将实验兔置于距红外镜头约80 cm处，采集视野中心点为兔腹部与双侧后肢区中心交叉点，且视屏完整纳入兔的腹部及后肢，分别在术前(T1)、术后即刻(T2)和术后48 h (T3) 3个时相点采集红外热成像图。

1.4.3 红外热成像图的分析 以股静脉回流区域为局部兴趣区(region of interest, ROI)设定是以手术段股静脉为中心范围大约3 cm×4 cm(长×宽)的区域。对所采集的红外热成像图进行红外热像辐射轨迹的定性分析，即利用不同颜色标识不同温度相对用从低温到高温的色阶，观察所采集对象的色阶分布所代表的红外轨迹进行定性评价。

1.5 病理学检查 T3时点红外检测完毕后，静脉注入过量戊巴比妥钠溶液处死兔，分离双侧股静脉，大体观察血栓形成节段及对侧相同正常节段股静脉血管是否有血栓形成，然后组织固定、切片，进行NF-κB的免疫组化检测。

1.6 统计学方法 应用SPSS 21.0 统计软件，炎症因子(IL-6、IL-8、TNF-α)含量均以均数±标准差表示，对不同检测时点进行方差分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 动物建模基本情况 6只实验兔一般状态良好，精神尚可，无出现呼吸困难、气促、呛咳、休克等肺动脉栓塞症状；除右侧栓塞侧肢体略有肿胀和活动略受限外，均未见肢体发黑、淤血等其他明显的并发症。

2.2 外周血炎症因子表达水平 术前、术后各时间点的炎症因子IL-6、IL-8、TNF-α均没有明显变化，各时间点间比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

2.3 红外热成像定性分析 通过对所获取的红外热成像表达显示，在术前(T1)时点，两侧红外表达基本呈相对对称性分布；术后即刻(T2)时点，两侧的体表温度均较T1时点降低，但双侧表达呈不对称性分布，呈现出结扎侧较对照侧异常温度增高的红外辐射轨迹；术后48 h(T3)时点的红外辐射轨迹与T2时点相似，呈现典型的不对成性，但是，对照侧红外热辐射轨迹表达已经与T1时点相吻合，而结扎侧则出现更为显著的异常高温。见图1。

A：手术前；B：术后即刻；C：术后48 h

2.4 病理学结果 术后48 h解剖兔双侧股静脉行大体观察，发现，实验结扎侧血管圆鼓，呈暗紫色，明显可见血栓充满静脉管腔，而对照侧血管则扁塌，未见明显血栓形成。股静脉免疫组化检测显示，实验结扎侧股静脉可见NF-κB阳性表达，而对照侧股静脉则未见NF-κB的表达。见图2。

A：对照侧股静脉；B：实验侧股静脉NF-κB阳性(箭头)

图2股静脉结扎完全栓塞模型股静脉区免疫组化NF-κB表达(×200)

3 讨论

肺栓塞是目前继心肌梗死和中风后的第三大猝死原因，尽管DVT本身不致命，但是肺栓塞的栓子90%以上来自DVT。当DVT的栓子一旦脱落，就会顺着血循环流至肺循环中，阻塞到比栓子狭小的肺动脉中进而导致肺栓塞，如果没有发现和治疗肺栓塞其致死率高达70%[7]，且目前DVT的发病率近年来呈明显上升趋势[8]，因此早期发现和诊断DVT意义重大并越来越受到重视[9-10]。

目前诊断DVT的方法很多，D-二聚体检测是首要的初筛手段，但阴性排除且特异性差，低于500 ng/mL可以排除DVT，但是高于500 ng/mL就不一定是DVT，因为炎症、肿瘤等都会导致其增高。血管造影是诊断DVT的公认金标准，但是检查有创，有1%的并发症；需要经验丰富的医生，且费用高。多普勒静脉血管加压超声检测是无创评价DVT的首选方法[3]，特异性高但检测费时，且与DVT的敏感度、仪器的精敏度及实施检测医生的水平密切相关，特别对于肥胖及下肢肢体水肿等患者的检测具有局限性。

近十年，随着计算机、图像处理、光电子等技术进步，医用IRTI作为一种新型便捷、非接触、无辐射、无创伤、非侵袭的功能成像技术，最初是被用于军事，之后逐渐用于工业、医学等领域[11-15]，且具有检测方便(如同照相)，检查时间短(5～10 min)，费用低廉等优势。IRTI主要是通过红外采集镜头将人体所辐射出来的红外线接收后，在电脑上形成灰度图，以标识不同色阶标识从低温到高温的不同温度，进而把人体表面不可见的热场信息与分布以人眼可见的图像显示出来，通过观察和分析所采集对象的色阶分布所代表的红外辐射轨迹进行定性评价以诊断疾病，因此这是一项绿色、绝对安全的新型辅助检测技术。

人体体表温度与机体血流关系密切，肢体表面温度取决于外周血管血流量[16-17]。IRTI作为一种新型无辐射无损伤的非侵袭技术，通过遥感接收肢体所辐射出来的红外线，得到表皮温度和热场信息，进而了解肢体的血流量，当肢体局部表皮温度出现异常时，通常是提示该区域血流状态异常[18-19]。前期研究以单纯注射凝血酶构建兔股静脉DVT模型，以多普勒静脉加压超声及超声下静脉血管造影检测为对照，我们明确肯定了IRTI在股静脉DVT中特定红外热成像轨迹及其在DVT早期发现中的应用价值[20]。由于静脉血栓形成DVT只是栓塞早期一个阶段性病理改变，而股静脉完全栓塞时的红外热成像轨迹表达与股静脉DVT(即部分血栓形成时)的红外表达是否一致还有待进一步确定，因此在本研究中采用单纯结扎股静脉来模拟静脉完全栓塞的经典方法。本研究分别在术前(T1)、术后即刻(T2)及术后48 h (T3) 3个时点进行红外热成像检测，通过对所获取的3个时点的红外辐射轨迹进行定性分析，明显可见，通过这种体外单纯静脉结扎法所模拟的股静脉完全栓塞模型具有独特性红外辐射轨迹，即：尽管T2时点双侧的红外表达均较T1时点(基线温值)降低，但是双侧的红外表达已经呈现出典型的不对成性分布，相比对照侧，结扎侧呈现为异常温度增高的红外热辐射轨迹；而且在T3时点时，尽管其红外辐射轨迹与T2时点相似，即呈现出典型的不对成性，但是，对照侧的红外辐射表达已经与T1时点时的基线温值相吻合，而结扎侧则出现了更为显著的异常高温。这种静脉完全栓塞的红外表达轨迹与凝血酶所致的静脉血栓形成的红外辐射轨迹略有不同，这将有助于DVT的诊断与早期发现，同时也进一步说明了，这种利用传统经典结扎法模拟的静脉完全栓塞模型的红外辐射轨迹与所采用模型的制备方式所具有的病理生理学变化密切相关，其病理生理学基础是红外辐射轨迹形成的主要机制。

此外，在本研究中还进行了相关炎症因子检测，通过对外周血炎症因子检测并未发现异常，然而结扎的股静脉局部免疫组化NF-κB却呈现阳性表达，同时肉眼可见的略有肿胀和活动受限，这些都进一步表明，股静脉栓塞时不会导致外周血的炎症因子水平的增高，但局部股静脉栓塞时则有炎症反应，这也解释了为什么目前临床DVT患者、尤其发生在肢体远端患者经常会漏诊的主要原因。