主動脈弓縮窄動物模型

一、模型構建方法

1. 動物選擇與手術操作

• 小型動物（小鼠、大鼠）：
  常用C57BL/6小鼠或SD大鼠，通過胸骨切開術暴露主動脈弓，使用27G針頭輔助結扎形成縮窄。術后6周可觀察到左心室肥厚（LVH）和心功能下降。關鍵點在于縮窄程度控制：過重（如針頭直徑過小）可能導致急性心力衰竭，過輕則僅引起輕度心肌肥厚。

• 中型動物（兔）：
  采用新西蘭白兔，通過可吸收縫線（如PDS）在主動脈峽部環扎，形成20 mmHg血壓梯度（BPG）。該模型成功率達80%，術后8周可評估血管重塑及持續性高血壓。
  

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• 大型動物（豬）：
  豬的主動脈解剖與人類高度相似。手術通過胸廓切開暴露主動脈峽部，環扎固定直徑，術后血流動力學變化穩定，適用于介入器械測試。

2. 縮窄位置與血流動力學模擬

• 縮窄多位于左鎖骨下動脈遠端，模擬人類典型病變位置。

• 計算流體動力學（CFD）模型可預測縮窄后血流速度、壁面剪切應力（WSS）變化，輔助手術設計。

二、模型評價與表型特征

1. 血流動力學指標

• 壓力梯度（ΔP） ：成功模型需ΔP≥20 mmHg（臨床治療閾值）。

• 左心室質量指數（LVMI） ：縮窄后LVMI顯著增加，與人類壓力超負荷性心肌肥厚一致。

2. 影像學與病理學驗證

• 超聲心動圖：評估主動脈縮窄處流速（>2400 mm/s為建模成功標準）、射血分數（EF）及心室壁厚度。

• MRI與3D打印：結合磁共振成像與3D打印技術，可精準復現縮窄解剖結構，用于介入治療模擬。

• 組織學分析：心肌纖維化、血管中膜增厚及內皮功能障礙是典型病理特征。

3. 分子與基因表達變化

• 微陣列分析發現，縮窄后主動脈近端差異表達基因（DEGs）涉及平滑肌收縮、細胞外基質重塑通路，如非肌球蛋白（NMMHC）表達上調。

• NPR-C基因多態性可能與CoA患者遠期并發癥相關。

三、應用領域

1. 病理機制研究

• 血管重塑機制：縮窄導致近端主動脈WSS降低、遠端WSS升高，引發血管平滑肌表型轉化及內皮功能障礙，且矯正后仍持續存在。

• 心肌肥厚與心力衰竭：模型可模擬從代償性肥厚到失代償性心衰的全程，用于研究鈣調控異常、能量代謝紊亂等機制。

2. 治療策略評估

• 藥物干預：測試血管緊張素受體拮抗劑（ARB）、β受體阻滯劑等對逆轉心肌纖維化的效果。

• 介入治療優化：通過計算模型預測支架植入后的血流恢復效果，減少術后再狹窄風險。

• 基因與細胞治療：靶向NPR-C或SMAD通路可能改善血管功能。

3. 并發癥預測與長期隨訪

• 高血壓與動脈瘤風險：即使縮窄矯正后，血管順應性下降仍可導致持續性高血壓，計算模型可量化升主動脈僵硬度變化。

• AI輔助預測：基于Swin-Unet的多模態模型結合CT影像與臨床數據，預測再狹窄風險準確率提升30%。

四、模型優缺點與改進方向