广西巴马小型猪是我国实验用小型猪的主要品系之一，是非人灵长类动物以外最适合的人类疾病模式动物之一，已被广泛用于药理、病理模型的研究。猪的生理代谢与人类相似，其头颈部大中血管解剖结构也与人类相对应，常用于血管疾病如动脉粥样硬化^[1]、颅内动静脉畸形^[2]、脑血管栓塞^[3]等模型的实验研究。正常的血管解剖研究是相关血管疾病研究的必要步骤，但目前国内外有关猪的头颈部血管的影像学研究几乎均采用数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）^[4-6]，该方法存在有创性和电离辐射等不足，且一次造影视野无法显示头颈部血管全貌。本实验利用三维时间飞跃法（three-dimentional time-of-flight，3D TOF）和时间分辨对比剂动态显像（time-resolved imaging of contrast kinetics，TRICKS）这两种无创性磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）技术对巴马小型猪头颈部动脉成像，探讨巴马小型猪头颈部血管的解剖结构特点，为开展大动物脑血管病模型的研究提供参考。

健康普通级广西巴马小型猪[购于上海甲干生物科技有限公司，动物生产许可证号：SCXK（沪）2015-0005] 3头，雄性，6个月龄，经海军军医大学（第二军医大学）实验动物中心检疫合格并负责饲养。用基础饲料适应性喂养8周，实验前24 h禁食不禁水。检查前称体质量为（30.57±4.70）kg。在磁共振检查准备间诱导麻醉，皮下注射硫酸阿托品0.3~0.4 mg，15 min后肌内注射0.1 mL/kg注射用盐酸替来他明盐酸唑拉西泮（舒泰^TM 50），待巴马小型猪进入麻醉状态后将其固定于定制的木板上，并在耳静脉放置留置针。然后，将固定好的巴马小型猪放置于磁共振检查床上，口鼻处套入大动物专用面罩连接气体（异氟烷）吸入式大动物麻醉机（型号：MSS-3S，上海任谊生物科技有限公司）维持麻醉，并将耳静脉留置针接入高压注射器。

应用3.0 T磁共振仪（HDX platform，美国GE公司），采用8通道心脏线圈覆盖巴马小型猪的头颈部，侧卧位、尾先进。3D TOF MRA的成像范围以颅脑为主，涵盖部分上颈部，以逆血流方向行横轴位容积扫描。扫描参数：重复时间（repetition time，TR）29 ms，回波时间（echo time，TE）3.4 ms，翻转角15°，回波链长（echo train length，ETL）1，视野（field of view，FOV）11.4 cm×21.6 cm，矩阵384×256，层厚1.6 mm，层间距0.8 mm，激励次数（number of excitation，NEX）1，扫描时间8 min 15 s。TRICKS MRA的扫描范围上至颅脑、下至主动脉弓，以二维时间飞跃法（time-of-flight，TOF）MRA定位，行冠状位容积扫描。扫描参数：TR 3.4 ms，TE 1.3 ms，翻转角20°，ETL 1，FOV 24.0 cm×16.8 cm，矩阵288×224，层厚2.4 mm，层间距1.2 mm，零填充插入处理技术（zerofill interpolation processing，ZIP）值为2；先行三维快速梯度回波序列扫描作减影的蒙片，扫描13个时相，每时相6 s，扫描持续时间1 min 25 s；造影剂为钆喷酸葡胺（0.1 mmol/kg），经耳静脉推注（设高压注射器注射速率为1 mL/s），之后用10 mL生理盐水冲管。

采用Seldinger技术对巴马小型猪的右侧股动脉进行穿刺，引入直径为0.035英寸（0.889 mm）的软导丝，置入5 F短鞘，通过导丝配合5 F猪尾导管（美国Medtronic公司），将导管头端置于升主动脉根部，然后退出软导丝，连接高压注射系统进行DSA。造影剂为碘海醇注射液[总体积30 mL，注射速率4 mL/min，压力300 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），30帧/s]。

使用美国GE公司ADW4.4工作站，分别对3D TOF MRA原始图像和TRICKS MRA动脉最佳显影时相的减影图像行容积再现（volume rendering，VR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和多平面重建（multi-planar reconstruction，MPR）图像重建。参考文献^[4-5]，由2位经验丰富的影像医学科医师共同对巴马小型猪的头颈部血管（图 1）进行解剖学辨认及评分。需评分的血管包括颈总动脉、椎-基底动脉、入颅前动脉系（咽升动脉、枕动脉、咽升动脉肌支、颅底微血管网）、颅内动脉系（颈内动脉、Willis环、大脑前动脉、大脑中动脉、大脑后动脉）、颈外动脉系（颈外动脉、舌动脉、面动脉、颌内动脉、脑膜中动脉、睫状动脉、筛骨外动脉）。采用四点评分法^[7]进行血管成像清晰度评分：4分代表血管边界锐利，血管信号均匀；3分代表血管边界有微小不规则，信号均匀；2分代表血管边界不规则，信号不均匀；1分代表无法诊断，血管不可见。

图 1 巴马小型猪的头颈部动脉示意图 Fig 1 Diagram of neck and cranial artery of Bama minipig Arteries could be divided into five groups as follows: (1) common carotid artery (CCA); (2) posterior circulation, including vertebral artery (VA), and basilar artery (BA); (3) arteries prior at internal carotid artery (ICA), including ascending pharyngeal artery (APA), occipital artery (OA), muscular branch of APA (M-APA), and rete mirabile (RMB); (4) intracranial arterial system, including ICA, circle of Willis (CW), anterior cerebral artery (ACA), middle cerebral artery (MCA), and posterior cerebral artery (PCA); (5) external carotid system, including external carotid artery (ECA), lingual artery (LA), facial artery (FA), internal maxillary artery (IMA), middle meningeal artery (MMA), ciliary artery (CA), and external ethmoidal artery (EEA). Potential vascular communication branches are shown by dotted lines, including ramus anastomoticus (RA) originated from MMA, and arteria anastomotica (AA) stems from external ophthalmic artery

利用CMRTools软件（英国Cardiovascular Imaging Solutions公司）导入3D TOF MRA原始图像和TRICKS MRA动脉最佳显影时相的非减影图像，选取部分有代表性的动脉，测量并计算对比度（contrast ratio，CR）、信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）以及对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）。CR=(SI_A-SI_M)/(SI_A+SI_M)，其中SI_A和SI_M分别代表动脉和肌肉的信号强度，感兴趣区（region of interest，ROI）分别放置于目标血管的管腔内和同层面邻近的肌肉。动脉的信噪比（SNR_A）和肌肉的信噪比（SNR_M）分别为：SNR_A=SI_A/S，SNR_M=SI_M/S，其中S代表噪声的标准差（具体将4个ROI放置于图像背景的4个角，采用每个噪声值的标准差计算平均值即为S）。CNR=SNR_A-SNR_M。

应用SAS 9.2软件进行统计学分析。各考察指标均以x±s表示；3D TOF和TRICKS MRA对各方位（左/右侧）和各血管的CR、SNR、CNR的比较采用配对t检验；其余的3D TOF MRA和TRICKS测量值的比较至少涉及1个重复测量因素（如方位、类型），均采用重复测量数据的方差分析。均为双侧检验，检验水准（α）为0.05。

3D TOF MRA和TRICKS MRA对巴马小型猪颈总动脉的显示均最佳，其次是颈外动脉系，对后循环的显示均欠佳（图 2A~2J）。两种方法对巴马小型猪头颈部血管成像的总体评分差异无统计学意义（P=0.893 7），3D TOF MRA对颅内动脉系的显示优于TRICKS MRA（P=0.019 8），见表 1。

图 2 3D TOF MRA、TRICKS MRA和DSA显示巴马小型猪头颈部动脉 Fig 2 Head and neck arteries of Bama minipig by 3D TOF MRA, TRICKS MRA and DSA A-F: 3D TOF MRA; G-J: TRICKS MRA; K, L: DSA. A-D: Main instracranial and extracranial arteries by thick layer MPR+MIP. A: CCAs and their main branches are shown, but basilar artery may be seen indistinctly (short arrows); B: Arteries prior at ICA and ICA system can be seen; C: APA and its intracranial branches, and ECA and its main branches are shown; D: APA and its extracranial branches. E: RMBs by axial thin layer MIP of 3D TOF MRA. The bilateral RMBs (dashed box) are interconnected by extensions that hug the posterior wall of the sella turcica (long arrows). F: Spindly winding basilar artery (short arrows) by oblique coronary thin layer MPR. G, H: Lateral view (G) and frontal view (H) of arteries originated from neck aortic arch by three-dimensional VR reconstruction. I, J: Main neck arteries by thick layer MPR+MIP. I: Bilateral CCA system; J: Bilateral vertebral arteries (short arrows). K: Arteries originated from AA; L: Main intracranial and extracranial arteries. 3D TOF: Three-dimentional time-of-flight; MRA: Magnetic resonance angiography; TRICKS: Time-resolved imaging of contrast kinetics; DSA: Digital subtraction angiography; MPR: Multi-planar reconstruction; MIP: Maximum intensity projection; CCA: Common carotid artery; ECA: External carotid artery; APA: Ascending pharyngeal artery; IMA: Internal maxillary artery; CA: Ciliary artery; EEA: External ethmoidal artery; RMB: Rete mirabile; ICA: Internal carotid artery; CW: Circle of Willis; ACA: Anterior cerebral artery; LA: Lingual artery; FA: Facial artery; MMA: Middle meningeal artery; OA: Occipital artery; M-APA: Muscular branch of ascending pharyngeal artery; VR: Volume rendering; AA: Aortic arch; BT: Brachiocephalic trunk; L-SUBA: Left subclavian artery; R-SUBA: Right subclavian artery; CCT: Common carotid trunk; R-CCA: Right common carotid artery; L-CCA: Left common carotid artery

表 1 (Tab 1)

表 1 3D TOF MRA和TRICKS MRA对巴马小型猪头颈部血管成像清晰度评分 Tab 1 MRA definition of head and neck arteries of Bama minipigs by 3D TOF and TRICKS n=3, x±s Artery 3D TOF TRICKS P value Common carotid artery 4.00±0.00 4.00±0.00 Not available Posterior circulation 1.00±0.00 1.67±0.49 0.057 2   Vertebral artery 1.00±0.00 2.00±0.00 ＜0.000 1   Basilar artery 1.00±0.00 1.33±0.52 0.422 6   Arteries prior at internal carotid artery 2.50±0.78 1.96±0.69 0.069 1 Ascending pharyngeal artery 3.67±0.52 2.83±0.41 0.199 4   Occipital artery 2.00±0.00 2.00±0.00 Not available   Muscular branch of ascending pharyngeal artery 2.33±0.52 1.00±0.00 0.057 2   Rete mirabile 2.00±0.00 2.00±0.00 Not available Intracranial arterial system 1.60±0.50 1.37±0.49 0.019 8   Internal carotid artery 2.00±0.00 1.50±0.55 0.225 4   Circle of Willis 2.00±0.00 2.00±0.00 Not available   Anterior cerebral artery 2.00±0.00 1.33±0.52 0.183 5   Middle cerebral artery 1.00±0.00 1.00±0.00 Not available   Posterior cerebral artery 1.00±0.00 1.00±0.00 Not available External carotid system 2.90±0.76 3.14±0.47 0.463 9   External carotid artery 4.00±0.00 4.00±0.00 Not available   Lingual artery 3.00±0.00 3.00±0.00 Not available   Facial artery 3.33±0.52 3.00±0.00 0.422 6   Internal maxillary artery 3.33±0.52 3.33±0.52 1.000 0   Middle meningeal artery 2.00±0.00 2.67±0.52 0.183 5   Ciliary artery 2.33±0.52 3.00±0.00 0.183 5   Ethmoidal artery 2.33±0.52 3.00±0.00 0.183 5 3D TOF: Three-dimensional time-of-flight; TRICKS: Time-resolved imaging of contrast kinetics; MRA: Magnetic resonance angiography

表 1 3D TOF MRA和TRICKS MRA对巴马小型猪头颈部血管成像清晰度评分 Tab 1 MRA definition of head and neck arteries of Bama minipigs by 3D TOF and TRICKS

与3D TOF MRA相比，TRICKS MRA可不同程度提高血管的CR，其中部分颅外血管的CR提升差异有统计学意义，如双侧颈总动脉（左侧：P=0.045 2，右侧：P=0.008 3）、双侧颌内动脉（左侧：P=0.034 1，右侧：P=0.014 3）、左侧颅底微血管网（P=0.022 9），以及右侧颈外动脉（P=0.011 9）。然而，3D TOF MRA和TRICKS MRA的SNRA和CNR在所有动脉中的差异均无统计学意义（P＞0.05）。详见表 2。

表 2 (Tab 2)

表 2 3D TOF MRA和TRICKS MRA对巴马小型猪头颈部主要血管成像的定量比较 Tab 2 Quantitative comparison of main head and neck arteries of Bama minipigs between 3D TOF MRA and TRICKS MRA n=3, x±s Artery CR   SNRA   CNR 3D TOF TRICKS P value 3D TOF TRICKS P value 3D TOF TRICKS P value Left                         CCA 0.52±0.10 0.76±0.02 0.045 2   61.00±20.12 63.78±19.00 0.907 7   42.44±17.72 55.05±17.14 0.558 3   APA 0.51±0.11 0.58±0.04 0.270 2   52.36±20.43 31.95±5.25 0.299 3   36.58±19.40 23.27±2.95 0.408 6   RMB 0.29±0.06 0.59±0.14 0.022 9   29.11±8.55 33.46±10.24 0.054 1   13.41±6.12 25.30±11.32 0.059 4   ICA 0.21±0.09 0.35±0.13 0.118 6   23.27±3.87 16.34±0.64 0.073 6   8.14±3.95 8.43±2.60 0.838 9   CW 0.23±0.17 0.40±0.14 0.109 8   28.57±9.42 19.60±2.60 0.178 6   11.32±9.98 11.17±4.04 0.969 7   ACA 0.26±0.05 0.34±0.10 0.184 9   23.53±4.66 15.92±1.65 0.059 7   9.72±3.34 8.13±2.52 0.284 1   ECA 0.56±0.09 0.74±0.04 0.098 5   66.08±32.44 71.64±15.52 0.855 4   48.85±29.21 61.13±13.92 0.659 7   IMA 0.59±0.04 0.79±0.04 0.034 1   54.62±1.89 72.83±25.41 0.338 5   40.58±1.47 64.31±23.24 0.238 1   MMA 0.32±0.10 0.59±0.11 0.089 5   27.85±3.69 32.78±11.07 0.605 1   13.63±4.76 24.88±10.56 0.274 3 Right                         CCA 0.53±0.03 0.77±0.04 0.008 3   58.05±16.31 57.91±14.84 0.994 7   40.08±11.88 50.23±11.69 0.533 5   APA 0.49±0.15 0.61±0.06 0.416 7   60.95±24.30 38.07±9.89 0.366 1   41.11±24.57 28.96±8.57 0.590 3   RMB 0.20±0.05 0.55±0.19 0.061 2   27.16±3.15 32.10±13.55 0.500 1   9.04±2.99 23.74±14.97 0.179 0   ICA 0.16±0.13 0.41±0.10 0.043 4   21.64±5.37 16.97±4.20 0.450 1   6.25±5.19 9.87±3.27 0.404 5   CW 0.15±0.16 0.38±0.09 0.074 5   25.73±8.80 17.45±1.90 0.192 6   7.45±8.83 9.61±2.38 0.629 2   ACA 0.22±0.07 0.38±0.17 0.379 0   22.40±3.48 16.96±5.54 0.244 2   7.98±2.22 9.67±6.39 0.757 2   ECA 0.54±0.04 0.75±0.01 0.011 9   70.90±26.19 77.52±23.38 0.833 4   50.24±20.70 66.65±20.30 0.548 5   IMA 0.58±0.03 0.75±0.06 0.014 3   59.16±2.61 59.65±11.29 0.955 8   43.37±2.69 51.21±11.50 0.392 9   MMA 0.33±0.06 0.50±0.21 0.352 5   32.72±8.98 25.70±11.90 0.610 6   16.43±6.66 18.34±11.52 0.868 1 3D TOF: Three-dimentional time-of-flight; MRA: Magnetic resonance angiography; TRICKS: Time-resolved imaging of contrast kinetics; CR: Contrast ratio; SNRA: Signal-to-noise ratio of artery; CNR: Contrast-to-noise ratio; CCA: Common carotid artery; APA: Ascending pharyngeal artery; RMB: Rete mirabile; ICA: Internal carotid artery; CW: Circle of Willis; ACA: Anterior cerebral artery; ECA: External carotid artery; IMA: Internal maxillary artery; MMA: Middle meningeal artery

表 2 3D TOF MRA和TRICKS MRA对巴马小型猪头颈部主要血管成像的定量比较 Tab 2 Quantitative comparison of main head and neck arteries of Bama minipigs between 3D TOF MRA and TRICKS MRA

导管置于升主动脉的DSA能够动态清晰显示主动脉弓上血管分支、双侧颈总动脉及其主要血管分支的走行和结构（图 2K、2L），可较清晰地显示椎动脉颈段，颅底微血管网以远的分支、椎动脉颅内段及基底动脉因血管纤细仅隐约显影或显示不清，常规DSA未能显示除了双侧颅底微血管网之间连接结构之外的其他潜在的沟通血管。观察对比DSA图像与相应的3D TOF MRA及TRICKS MRA图像，发现DSA所显示血管大体解剖结构与两种无创性MRA均相符合。

结合文献^{[3-6, 8]}和本研究发现，我们对巴马小型猪头颈部动脉的结构特征总结如下：（1）主动脉弓上仅发出2支血管，即头臂干和左锁骨下动脉。头臂干分出右锁骨下动脉和颈总动脉干，后者分出左、右颈总动脉。（2）后循环（椎-基底动脉）明显纤细。（3）颈外动脉系统较粗大。颈总动脉末端不均匀地分为2支，较粗大的一支为颈外动脉，较细小的一支为咽升动脉，后者为供应颅内的主要动脉。（4）特有的颅底微血管网结构。该结构存在于某些偶蹄目动物中，是发育良好的微动脉血管网状结构，本研究发现巴马小型猪也存在此结构。在通过破裂孔的软骨之前，咽升动脉末端形成多根细小的小动脉，这些小动脉入颅后相互交织且密集缠绕形成微动脉丛，即颅底微血管网，其尖喙状末端重新聚合为一根相对短小、纤细的颈内动脉，穿过硬脑膜后加入Willis环。（5）猪的头颈部动脉之间有较丰富的潜在血管沟通，本研究中显示左侧与右侧颅底微血管网之间相连接，文献报道^[3-6]其他的沟通支存在于椎动脉与枕动脉之间、左侧与右侧枕动脉之间、左侧与右侧咽升动脉肌支之间、咽升动脉肌支与椎动脉之间，以及颈外动脉系统（源于脑膜中动脉的交通支和源于眼外动脉的吻合动脉）与颅底微血管网之间。

TOF MRA的原理是基于流体饱和效应中的流入相关增强效应，是脑血管成像的常用序列^[9-10]。本研究发现3D TOF对纤细的入颅前动脉系和颅内动脉系的显示优于TRICKS技术，这与3D TOF MRA具有较高的空间分辨率有关，且TOF排除了对比增强MRA中的静脉污染问题。

TRICKS是一种采用快速采集和重建模式的高时间分辨率对比增强技术^[11]。该技术的明显优势在于时间分辨率高，短时间内可多期扫描，不需要精确估算触发扫描时间，有效避免了由于操作失误或者血流动力学异常而造成扫描失败的风险。另外，与TOF受限于轴位扫描相比，TRICKS可在冠状位大视野容积成像，并可在更短的时间内一次性显示巴马小型猪的椎-基底动脉的颅外和颅内段以及完整的颈总动脉及其颅内外分支。本研究对3D TOF和TRICKS的定量比较发现，TRICKS技术由于注射造影剂的缘故，可不同程度提高颈总动脉及其主要分支的CR，但TRICKS在提高动脉的SNR和CNR方面无显著优势。另外，DSA作为血管造影的“金标准”，与上述两种无创性MRA显示的血管形态解剖结构均符合，从而进一步印证了这两种MRA技术对巴马小型猪头颈部动脉血管成像的可靠性。

本研究中3D TOF MRA和TRICKS MRA对巴马小型猪的椎-基底动脉系统的成像均不理想，主要原因是巴马小型猪的后循环动脉管径非常细小。在TRICKS MRA图像中，椎动脉可见较模糊的显示，基底动脉大部分显示不清；在TOF MRA图像中，椎动脉几乎在视野外，基底动脉部分隐约显示；DSA检查也证实巴马小型猪的后循环系统极为纤细，若非超选择性造影，其也很难通过常规剂量的DSA清晰显示椎-基底动脉的全程，故本研究未将椎-基底动脉系统纳入定量分析。除了双侧颅底微血管网之间的连接结构外，本研究采用的3D TOF MRA和TRICKS MRA均无法明确显示头颈部血管之间其他的沟通支，主要原因是这些潜在吻合血管非常细微，之后对巴马小型猪的DSA检查也不能显示这些潜在的吻合支，据文献报道^[2-6]仅在异常血流动力学情况下（如人为栓塞部分动脉利用颅底微血管网制作脑动静脉畸形模型时）通过DSA技术才观察到部分吻合支的显影。

综上所述，巴马小型猪的头颈部动脉解剖结构与既往文献报道的家猪或其他小型猪的结构相似。利用3D TOF MRA和TRICKS MRA对巴马小型猪的头颈部血管成像，无论从主观评价还是客观定量来看总体相当且各有优势。3D TOF MRA的空间分辨率较高，对巴马小型猪的头部血管成像，尤其对颅内小血管的显示较好；而TRICKS MRA FOV大、CR和时间分辨率高，可获得巴马小型猪头颈部血管的整体动态增强图像。