目的:建立实验用巴马小型猪低温体外循环(Cardiopulmonary bypass,CPB)术后的脑损伤模型,评价弥散加权成像技术对CPB脑损伤的早期诊断效果,并观察CPB前后血浆Aβ42、t-tau蛋白含量的变化,结合其他诊断方法(如弥散加权成像、认知功能测评等)以及组织病理学检查结果,初步评价其诊断低温CPB术后脑损伤的应用价值,并前瞻性观察临床患者围手术期Aβ42、t-tau蛋白含量的变化,进一步证实动物实验结果,为其临床应用提供理论依据。方法:1、24只巴马小型猪随机分为实验组(即CPB组,12只)、对照组(即纯开胸组,12只),其中CPB组模拟临床老年患者中低温CPB手术环境及方法建立中低温环境下CPB术后脑部损伤的小型猪模型,手术前后行常规MRI检查、弥散加权成像(DWI)检查,术后处死动物取脑组织行HE、Nissl染色检查,检验建模效果,并采用Kappa分析评价DWI技术在CPB术后脑损伤早期诊断中的应用价值。2、20只小型猪,随机分为实验组(即CPB组,10只)与对照组(即纯开胸组,10只),实验组经DWI检查证实全部均有脑损伤,对照组经DWI检查证实均无脑损伤,抽取术前、CPB1h(对照组为开胸1h)、关胸、术后1d、术后3d、术后5d及术后7d各时间点静脉血,提取血浆行酶联接免疫吸附反应(Elisa)法检测Aβ42、t-tau蛋白浓度,观察其动态变化。并应用改良色彩记忆实验观察实验猪CPB术后认知功能改变。多水平线性模型法评价血浆Aβ42、t-tau蛋白水平与改良色彩记忆实验评分的相关性。3、根据DWI影像结果,取动物模型脑损伤部位组织行末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端染色标记(Tunel检测)观察细胞凋亡情况。并应用免疫组化法检测受损组织Caspase3、Caspase8、bcl-2及bax蛋白表达情况,探讨细胞凋亡机制。4、选取福建省立医院心外科自2012年3月至2014年3月行体外循环下心脏直视手术老年患者(≥60岁),应用蒙特利尔认知评估量表(MoCa量表)评价CPB术后24h老年患者认知功能改变情况,根据评分结果选取30例纳入认知损伤组(即试验组)及30例纳入评分正常组(即对照组)。两组均抽取术前、CPB1h、关胸时、术后24h及术后1w的静脉血,Elisa法检测患者血浆Aβ42、t-tau蛋白浓度,观察其动态变化。采用多水平线性模型法评价血浆Aβ42、t-tau蛋白水平与MoCa量表评分的相关性。结果:1、成功建立中低温CPB术后脑损伤的巴马小型猪模型,影像学(DWI)可见脑组织缺血带,且病理学可见脑组织斑片状坏死及神经细胞改变。DWI结果与HE及Nissl结果具有一致性,且较常规T1WI、T2WI成像更为敏感。2、CPB术后1d血浆Aβ42、t-tau蛋白水平明显较术前增高,与对照组相比具有统计学差异(P<0.05)。Aβ42自术后3d起开始下降,术后7d可降至术前值以下,而t-tau蛋白持续高水平。改良色彩记忆实验可见实验猪CPB术后1d评分明显较对照组降低,后逐渐恢复正常,7d可达术前水平。Aβ42蛋白水平对改良色彩记忆实验评分无影响(P>0.05),而t-tau蛋白水平对改良色彩记忆实验评分影响具有统计学意义(P<0.05)。3、Tunel结果可见CPB术后脑损伤部位组织存在大量细胞凋亡,且CPB术后24h较术后6h凋亡更加明显。脑组织存在普遍Caspase3、Caspase8、bcl-2及bax蛋白表达,CPB术后脑损伤部位可见Caspase3、Caspase8及bax蛋白表达增高(P<0.05),而bcl-2蛋白表达则无明显增高(P>0.05)。4、MoCa量表评分降低组患者术后1w其可略有恢复,但仍不达术前水平。其术后24h血浆Aβ42、t-tau蛋白水平明显较术前增高,与对照组相比具有统计学差异(P<0.05)。术后1wAβ42较术前值下降,而t-tau蛋白持续高水平。Aβ42、t-tau蛋白水平对MoCa量表评分影响均具有统计学意义(P<0.05),且成负相关。结论:1、本研究建立的小型猪模型可以用于CPB引起的脑损伤方面的相关研究;2、DWI成像较传统的T1WI、T2WI成像敏感性更高,能够更早期的诊断出CPB术后的脑损伤;3、CPB术后脑神经细胞可通过线粒体通路及死亡受体通路产生凋亡;4、血浆Aβ42、t-tau蛋白水平可用于指导评价CPB术后老年患者的认知功能损伤情况。