研究背景与目的:急性肠系膜缺血（acute mesenteric ischemia,AMI）是供应小肠和系膜的动脉血液急剧减少或引流静脉受阻,不能满足小肠生理代谢需求而引起小肠系膜缺血损伤,甚至缺血坏死。随着社会人口老龄化,AMI在老年人群中的发病率逐渐增加,在临床上成为急诊科、血管外科和放射科医师关注的热点。AMI属于急腹症范畴,腹部疼痛症状与体征不相对称,患者不能得到及时准确的诊治会导致很高的死亡率。尽管随着现代医学诊疗技术的快速发展,AMI的死亡率在近十年并没有得到明显改善。AMI按病因分为动脉闭塞性、静脉闭塞性和非血管闭塞性,其中动脉闭塞性AMI在临床上较常见。动脉闭塞性AMI最常见的原因是血栓栓塞。小肠系膜的血液供应主要来源于肠系膜上动脉（superior mesenteric artery,SMA）,SMA狭窄或闭塞可引起小肠系膜缺血性损伤。SMA起始部的腹主动脉开口较大,和腹主动脉成锐角,血流方向与腹主动脉几乎一致,心源性栓子随血流易经过腹主动脉开口阻塞SMA主干及其分支。另外,SMA形态略弯曲呈现一定弧度,血流对管壁的剪应力加大可引起血管内皮损伤,在内皮损伤基础上形成血栓。基于上述解剖特点,SMA在病理情况下较易发生血栓栓塞,引起小肠系膜缺血性损伤。SMA在腹腔干（celiac axis,CA）下方约1厘米起源于腹主动脉,SMA和CA的解剖位置相邻和功能相互联系。SMA和CA都是由胚胎发育早期起源于腹主动脉腹侧的原始内脏血管分支发育而成。在胚胎发育过程中,SMA和CA及其分支可发生解剖位置的变异。而动脉闭塞性AMI的患者在需要进行开腹或血管介入手术治疗时,术前需要了解肠系膜动脉的解剖变异情况,对手术计划的制定和避免医源性血管损伤具有重要的临床意义。动脉闭塞性AMI好发于老年人群。老年AMI患者常常合并心脑血管疾病、慢性肺部疾病、外周血管疾病等共存疾病,共存疾病可影响AMI患者的预后和治疗方式的选择。合并共存疾病病情较重的老年AMI患者,缺血肠管发生不可逆性坏死的几率较大,手术治疗的风险高和术后并发症多,患者术后发生死亡的风险很高。AMI的早期诊断和及时准确治疗可减少缺血肠管发生坏死的几率和改善患者的预后。多排螺旋CT（multidetector computed tomography,MDCT）具有快速成像、同时显示肠管和肠系膜血管、强大的后处理功能等特点,诊断AMI的敏感性和特异性较高,在临床上被推荐为首选的影像学检查技术。增强MDCT可显示SMA狭窄的范围和严重程度、有无解剖变异、肠管缺血性损伤情况以及治疗后随访复查,在临床上为AMI的诊断、治疗和预后提供有价值的影像学依据。肠系膜缺血性损伤的MDCT征象包括特异性和非特异性征象。通过肠缺血性损伤的MDCT征象鉴别可逆性肠缺血性损伤或不可逆性肠缺血坏死是临床上关注的热点,也是难点。在实际临床工作中,仅不可逆性缺血坏死的肠管需要手术切除,可获得标本进行组织病理学评价。通过临床病例尚不能全面理解动脉闭塞性肠缺血损伤的MDCT征象与缺血持续时间和肠缺血损伤严重程度的组织病理学分级间的关系。因此,可通过动物实验的方法,建立基于肠缺血损伤严重程度的组织病理学分级和缺血持续时间的动脉闭塞性AMI的MDCT诊断标准,为临床提供参考。基于上述,本研究目的在于应用MDCT血管成像技术,围绕SMA解剖和SMA闭塞引起AMI的影像特征进行如下论述:（1）在MDCT上系统描述SMA解剖构型,并解释SMA各种解剖构型的胚胎学发育机制;（2）联合患者的共存疾病等临床基线特征,评估定量和定性肠缺血性损伤影像征象在动脉闭塞性AMI患者中的临床应用价值;（3）建立SMA闭塞性AMI的动物模型,对照分析动脉闭塞性AMI的MDCT征象与肠缺血损伤严重程度的组织病理学评分之间的关系,理解动脉闭塞性肠缺血性损伤MDCT征象的病理学基础。材料和方法:第一部分:肠系膜上动脉解剖变异的MDCT表现及其胚胎学机制1.研究对象:回顾性分析5580例于2008年2月至2018年4月期间在中国人民解放军陆军军医大学大坪医院接受腹部增强MDCT及血管成像的影像学数据。2.MDCT检查:所有影像学数据采集在64排（LightSpeed VCT 64,GE healthcare,Unite states）或256层（Brilliance iCT 256,Philips healthcare,Cleveland）MDCT上进行。扫描范围:从膈肌顶部至右肾下缘或耻骨联合水平。扫描方法包括平扫,以及注入对比剂（Ultravist;Bayer Schering Pharma）后20秒、50秒双期（动脉期、静脉期）增强扫描。3.影像分析:动脉期影像数据传至图像后处理工作站上（ADW 4.3,GE healthcare）进行多平面重组（multiplanar reformation,MPR）、容积再现（volume rendering,VR）和最大密度投影（maximum intensity projection,MIP）重建目标动脉。由3位具有10年以上经验的腹部放射科医师独立分析肠系膜上动脉（superior mesenteric artery,SMA）和腹腔干（celiac axis,CA）及其分支—肝总动脉（common hepatic artery,CHA）、胃左动脉（left gastric artery,LGA）和脾动脉（splenic artery,SA）的解剖起源及构型。如果出现争议,观察者之间经协商达成一致。4.解剖学构型命名:因为LGA、CHA和SA存在解剖变异,我们重新定义CHA和CA:无论血管的起源和解剖走行,一个动脉干至少发出一支肝动脉和胃十二指肠动脉可认为是CHA;一个动脉干至少发出CHA、LGA和SA中的两支可认为是CA。因此,起源于腹主动脉的一个共同主干包括SMA和CA三个分支中的至少二支可定义为CA和SMA共干解剖变异（celiomesenteric trunk,CMT）。为了便于描述,SMA、LGA、CHA和SA分别以英文字母M、G、H和S表示。解剖构型命名:发出分支血管的共同主干+直接起源于腹主动脉的其余分支血管,共同主干用其分支血管的缩写字母组合加上英文单词“trunk”表示。例如:SMA和CHA起源于一共同主干,但LGA和SA直接起源于腹主动脉命名为MH trunk+LGA+S A。5.胚胎学机制:从腹部血管胚胎学发育和起源的角度,在讨论部分阐述解剖变异发生的胚胎学机制。6.统计学分析:统计分析SMA解剖变异的发生率,以及各种解剖构型的百分比。第二部分:急性肠系膜上动脉血栓闭塞性肠系膜缺血死亡风险因素的MDCT评价1.研究对象:回顾性分析2013年2月至2018年12期间在中国人民解放军陆军军医大学大坪医院经临床证实并接受腹部增强MDCT及血管成像的33例SMA血栓栓塞引起AMI的住院患者。2.MDCT检查:同第一部分。3.影像分析及共存疾病评价:阅览病历资料并记录患者的临床基本特征、共存疾病和预后,33例AMI患者被分为死亡组和存活组。在MDCT横轴位及重组影像上分析AMI患者肠缺血性损伤的影像学征象、肠系膜上动脉血栓栓塞范围及狭窄程度。共存疾病情况按照老年共病指数（geriatrics index of comorbidity,GIC）分为1-4类。4.统计学分析:皮尔森χ2检验或独立样本t检验分析AMI患者死亡组和存活组间临床基本特征、MDCT征象以及共存疾病的种类和GIC分类的差异。与AMI患者死亡具有显著相关性的风险因素进行受试者特征工作曲线（receiver operating characteristic curve,ROC）分析其诊断效能。以p<0.05为差异具有统计学意义。第三部分:急性动脉血栓闭塞性肠系膜缺血MDCT血栓密度与透壁性肠坏死的相关性分析1.研究对象:回顾性分析2013年2月至2019年12月期间在陆军军医大学大坪医院经临床证实并接受腹部增强MDCT及血管成像的33例SMA血栓栓塞引起AMI的住院患者。2.MDCT检查方法:同第一部分。3.影像分析及血栓密度CT值测量:根据术中发现、术后病理结果和预后情况,33例AMI患者分为不可逆透壁性肠坏死组和可逆肠缺血损伤组。两位具有10年以上经验的腹部放射科医师分析AMI患者的肠缺血性损伤影像学征象、血栓位于SMA主干的解剖位置和范围、是否有SMA分支血管栓塞和SMA主干狭窄程度。参照动脉期横轴位影像上SMA血栓充盈缺损层面,在对应的平扫横轴位影像上测量血栓的CT值,每个层面血栓CT值相加总和再除以层面数计算出整个血栓的平均CT值。测量血栓CT值由两位放射科医师独立完成,取其平均值为最后测量结果。4.统计学分析:单因素分析AMI患者不可逆透壁性肠坏死组和可逆肠缺血损伤组的临床基本特征、MDCT征象和SMA血栓CT值的差异,与不可逆透壁性肠坏死显著相关的因素纳入多元回归分析和受试者特征工作曲线（receiver operating characteristic curve,ROC）分析。以p<0.05为差异具有统计学意义。第四部分:急性动脉闭塞性肠系膜缺血MDCT征象与组织病理学对照分析:动物实验研究1.实验对象:选取18只新西兰大白兔随机分为1个对照组（3只）和5个不同时间段缺血组（每组各3只）。通过开腹手术结扎兔子肠系膜上动脉根部建立急性小肠系膜缺血动物模型。对照组进行简单剖腹手术而不结扎肠系膜上动脉。2.MDCT检查:缺血组结扎肠系膜上动脉0.5小时、1.0小时、2.0小时、4小时和6小时后在64排MDCT（LightSpeed VCT 64,GE healthcare,Unite states）进行腹部平扫及双期（动脉期、静脉期）增强扫描。对照组在假手术后6小时进行腹部MDCT平扫及双期（动脉期、静脉期）增强扫描。3.组织病理学评价:MDCT扫描结束后立即处死兔子取出一段空肠,组织标本按照标准程序进行HE染色制作成石蜡切片,在光学显微镜下观察并按照Park/Chiu评分系统对小肠缺血性损伤的严重程度进行评分。4.影像分析:分析对照组和缺血组的小肠缺血性损伤MDCT征象,在平扫和动脉期薄层横轴位影像上随机放置相对应两个感兴趣区（ROI）测量对照组和缺血组肠壁的CT 值（HU）。5.统计学分析:分析肠缺血损伤的MDCT征象和缺血肠壁的CT值与组织病理学评分和缺血持续时间的相关性。以p<0.05为差异具有统计学意义。结果:第一部分:肠系膜上动脉解剖变异的MDCT表现及其胚胎学机制1.5580例腹部MDCT血管成像样本中,SMA或CA解剖存在变异549例（9.84%）。其中SMA解剖变异486例（8.71%）,其它解剖变异（SMA无解剖变异,CA分支有解剖变异）63例（1.13%）。发现SMA解剖构型有4大类:正常解剖（5031,90.16%）、HM trunk（248,4.44%）、SM trunk（67,1.2%）和CMT（171,3.06%）。2.248例HM trunk包括2型:HM trunk+GS trunk（230,4.12%）、HM trunk+LGA+SA（18,0.32%）;67例SM trunk包括2型:SM trunk+HG trunk（60,1.08%）、SM trunk+CHA+LGA（7,0.12%）。3.171例CMT包括5型:Ⅰ 型,HGSM trunk（96,56.1%）;Ⅱ型,HSM trunk+LGA（57,33.33%）;Ⅲ型,GSM trunk+CHA（4,2.34%）;Ⅳ型,HGM trunk+SA（3,1.75%）;Ⅴ型,符合CMT定义的其余类型（8,4.68%）。根据LGA起源变异,CMT可进一步分为4类亚型:a型,LGA起源于CA（92,53.8%）;b型,LGA起源于腹主动脉（57,33.33%）;c型,LGA起源于单一共干（11,6.43%）;d型,LGA起源于其余分支动脉（8,4.68%）。第二部分:急性肠系膜上动脉血栓闭塞性肠系膜缺血死亡风险因素的MDCT评价1.33例急性小肠系膜缺血患者住院期间死亡率为54.5%（18/33）。肠壁积气和/或门静脉-肠系膜静脉系统积气（pneumatosis and/or portomesenteric venous gas,PPMVG）（p=0.017）、SMA四个解剖区域血栓栓塞（p=0.036）、共存疾病GIC为3和4类是死亡的风险因素。2.PPMVG、SMA四个解剖区域血栓栓塞、共存疾病GIC为3和4类、联合3个风险因素诊断AMI患者死亡的敏感性和特异性分别为33.3%和100%,27.8%和100%,83.3%和73.3%,88.9%和73.3%。联合三个风险因素（0.88）和共存疾病GIC为3和4类（0.78）诊断死亡的ROC曲线下面积大于PPMVG（0.67）和SMA四个解剖区域血栓栓塞（0.64）。3.无风险因素的AMI患者死亡率为15.4%,有1个、2个和3个风险因素的AMI患者死亡率分别为66.7%、100%和100%。第三部分:急性动脉血栓闭塞性肠系膜缺血MDCT血栓密度与透壁性肠坏死的相关性分析1.33.3%（11/33）患者发生不可逆透壁性肠坏死。腹膜炎（p=0.042）、肠壁变薄（p=0.033）和PPMVG（p=0.010）是发生不可逆透壁性肠坏死的风险因素。不可逆透壁性肠坏死AMI患者的SMA血栓平均CT值显著大于可逆肠缺血损伤AMI患者的SMA血栓平均CT值（41.2±6.1HU vs 34.2±3.0HU,p=0.003）。2.多因素回归分析SMA血栓的CT值可作为独立风险因素预测AMI患者发生不可逆透壁性肠坏死（p=0.044,HR=1.82,95%CI:1.02-3.25）。3.腹膜炎、肠壁变薄、PPMVG和较高密度SMA血栓诊断AMI患者发生不可逆透壁性肠坏死的敏感性和特异性分别为54.5%和81.8%、36.4%和95.5%、45.5%和95.5%、72.7%和86.4%（截断值,36.2HU）。SMA血栓CT值（0.83）诊断AMI患者发生不可逆透壁性肠坏死的ROC曲线下面积大于腹膜炎（0.68）、肠壁变薄（0.66）和PPMVG（0.71）。第四部分:急性动脉闭塞性肠系膜缺血MDCT征象与组织病理学的对照分析:动物实验研究1.SMA闭塞持续时间在2小时范围内,缺血肠组织的Park/Chiu评分为0-5分,肠缺血损伤在MDCT上表现为肠壁强化减低和肠腔略扩张和积液。SMA闭塞持续时间超过4小时,缺血肠组织的Park/Chiu评分为4-7分,肠缺血损伤在MDCT上呈现肠壁强化减低、肠腔扩张积液、肠壁变薄、平扫肠壁密度增高和肠壁积气等影像学征象。2.随着SMA闭塞持续时间延长,在平扫和动脉期MDCT影像上缺血肠壁的CT值减低。在平扫影像上缺血肠壁的CT值（相关系数r=-0.56）、在动脉期影像上缺血肠壁的CT值（相关系数r=-0.85）、以及缺血肠壁的CT值在动脉期和平扫影像上的差值（相关系数r=-0.80）与缺血肠壁组织的Park/Chiu评分呈负相关。研究结论:1.在MDCT影像上系统阐述了SMA解剖变异构型,错位中断、不完全中断和永存纵向吻合是各种类型解剖变异构型的胚胎学机制。2.PPMVG、SMA四个解剖区域血栓栓塞、共存疾病GIC为3和4类是SMA闭塞型AMI患者死亡的风险因素,在临床管理中密切关注这三个风险因素可能改善患者预后。3.与低密度血栓比较,较高密度的血栓阻塞SMA容易发生不可逆透壁性肠坏死。SMA血栓的密度（CT值）可作为预测动脉闭塞型AMI患者发生不可逆透壁性肠坏死的独立风险因素。4.对于动脉闭塞型AMI,随着缺血时间延长和Park/Chiu评分增加,在MDCT影像上显示肠缺血性损伤的征象增多,缺血肠壁的密度降低。在动脉期影像上缺血肠壁的CT值,以及缺血肠壁CT值在平扫和动脉期上的差值定量评估肠缺血性损伤的严重程度优于在平扫影像上缺血肠壁的CT值。