一級微銅圈腎動脈栓塞的實驗研究

姜 華， 閆 東， 孫 勇， 濮進敏， 王家平， 李迎春，童玉云， 趙 潔

·實驗研究Experimental research·

一級微銅圈腎動脈栓塞的實驗研究

姜 華， 閆 東， 孫 勇， 濮進敏， 王家平， 李迎春，童玉云， 趙 潔

目的 評價一級微銅圈在動物體內(nèi)的栓塞性能和生物相容性。方法 用直徑0．1～0．23mm導電用銅絲（純度99．9％）制成直徑0．48～0．74mm的一級微銅圈，經(jīng)3 F微導管釋放栓塞兔腎動脈末梢支，于栓塞術(shù)后不同時間觀察血管閉塞情況和病理學改變，同時對實驗動物栓塞前后的實驗室檢查指標進行比較。結(jié)果栓塞術(shù)后3 d，1、2、4、6和12周，動脈造影血管管腔閉塞時可見到血栓形成。栓塞后4周，組織學檢查均可見小動脈內(nèi)微球，動脈周圍有炎性反應(yīng)，并可見腎實質(zhì)梗死灶；栓塞術(shù)后，血清銅離子術(shù)后2周內(nèi)較術(shù)前升高，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0．05），術(shù)后4周與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0．05）；肝、腎功能2周后恢復至術(shù)前水平。結(jié)論自制一級微銅圈具有明確的栓塞效果和良好的生物相容性。

彈簧圈，金屬銅；栓塞，動脈；腎臟；家兔

目前，自行研制栓塞劑已多見諸于報道［1-2］。本研究系自制一級微銅圈經(jīng)微導管栓塞兔腎動脈段或段以下血管，觀察栓塞效果和生物相容性。為其進一步臨床應(yīng)用提供基礎(chǔ)理論依據(jù)，并尋找一種與目前臨床應(yīng)用的微彈簧圈栓塞作用相當?shù)珒r格低廉的國產(chǎn)微彈簧圈。

1 材料與方法

1．1 一級微銅圈的制備

將直徑0．1～0．23 mm導電用銅絲 （純度99．9％）致密纏繞在直徑0．28mm的芯上（神經(jīng)介入用導絲的尾端）制成直徑0．48～0．74的微銅圈，長度可任意切割制備。銅圈應(yīng)用前用碘伏浸泡5min，消毒并去除表面氧化層后，再用無菌生理鹽水沖洗干凈（圖1）。

圖1 光鏡下自制一級微銅圈的銅絲（粗箭頭）及制備好的自制一級微銅圈 （細箭頭）

1．2 實驗動物

昆明醫(yī)科大學動物實驗中心提供的有合格證的新西蘭大耳兔15只，體質(zhì)量2．0～3．0 kg，雌雄不限。

1．3 栓塞方法

用3％戊巴比妥鈉，1 ml/kg體質(zhì)量經(jīng)實驗兔耳緣靜脈推注麻醉后，固定、備皮、消毒鋪巾；切開皮膚，鈍性分離一側(cè)股動脈，用剪刀在股動脈剪開一小橫切口，通過導絲導入4 F動脈鞘，肝素化后，再插入4 F Yashiro導管置于腹主動脈的腎動脈開口水平，手推濃度為320mgI/ml非離子型對比劑碘佛醇3～5 ml行DSA（美國GE公司LCV-plus數(shù)字減影血管機，矩陣1 024×1 024，圖像采集速率1幀/ s），清楚地顯示出一側(cè)腎動脈（圖2）。將3 F微導管超選擇至一側(cè)腎動脈前后或上下支中的段分支，用1～2枚直徑0．48 mm、長度10 mm的自制一級微銅圈栓塞，栓塞面積約15％；分別于栓塞后10、30 min行動脈造影觀察早期栓塞效果。退出導管后結(jié)扎股動脈，皮膚縫合，麻醉清醒后，送動物房飼養(yǎng)，適當補液和酌情應(yīng)用抗生素。

1．4 觀察及取材

分別于栓塞術(shù)后3 d（組1，2只）、1周（組2，2只）、2周（組3，3只）、4周（組4，2只）、6周（組5，3只）、12周（組6，3只）用上述方法再次造影了解栓塞后動脈的閉塞、再通及側(cè)支情況后，處死實驗兔。解剖兔取出腎臟作為標本，用4％甲醛固定后，送病理檢查。

圖2 兔正常的升主動脈、頸動脈及鎖骨下動脈

1．5 實驗室檢查

所有動物栓塞前以及復查前抽取的外周靜脈血及時送檢驗科行血銅含量測定 （空氣－乙炔標準曲線法，試劑盒由英國Randox公司生產(chǎn)）及肝、腎功能（日立7170A全自動生化分析儀）測定。

1．6 統(tǒng)計學分析

應(yīng)用SPSS17．0軟件包，對實驗動物栓塞前后的血銅含量及肝功、腎功指標行配對t檢驗，P＜0．05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2．1 一般情況

栓塞后所有動物存活，術(shù)后1～2 d有不同程度的精神差、食欲下降、活動減少，一般在2 d后自然恢復。栓塞效果較為滿意，栓塞過程沒有發(fā)生彈簧圈無法釋放的情況。

2．2 栓塞后不同時間血管造影情況

經(jīng)3 F導管釋放一級微銅圈栓塞左腎動脈段分支9支、右腎動脈段分支13支，共用彈簧圈22枚。栓塞術(shù)后即刻造影大部分血管為血流緩慢，3 d后可以見到栓塞血管完全閉塞，沒有側(cè)支循環(huán)建立（見表1）。

表1 銅圈栓塞腎動脈后不同時間造影表現(xiàn)（支）

2．3 肉眼及鏡下病理情況

2.3.1肉眼大體病理觀 栓塞后1周，栓塞側(cè)腎臟大小形態(tài)與對側(cè)比較無明顯改變，表面光滑，可見片狀白色缺血梗死區(qū)；栓塞后2、4、6周，栓塞側(cè)腎臟體積較對側(cè)略有縮小，栓塞后局部梗死區(qū)表面欠光滑，梗死區(qū)纖維瘢痕形成，牽拉腎皮質(zhì)下陷（圖3）。栓塞后12周：栓塞側(cè)腎臟體積縮小更明顯，表面不光整，局部梗死區(qū)纖維瘢痕形成，腎皮質(zhì)局部明顯受牽拉下（圖4）。

圖3 右腎段栓塞的造影圖及大體標本對照

圖4 左腎上下段動脈栓塞的造影圖及大體標本對照

2.3.2鏡下病理表現(xiàn) 見表2。栓塞后1周，部分腎小管上皮細胞腫脹，近曲小管上皮細胞空泡樣及顆粒樣變性，遠曲小管上皮與基膜分離。彌漫性間質(zhì)血管擴張、淤血，血管腔內(nèi)可見均一粉染不定型物（血栓），小血管周圍可見均一粉染水腫液（圖5）。栓塞后2、4、6周，胞核結(jié)構(gòu)消失，部分小管上皮細胞萎縮，小管腔明顯擴張，局部腎組織呈片灶狀纖維化改變，伴有內(nèi)部組織鈣化。腎間質(zhì)纖維結(jié)締組織增生，局部小血管內(nèi)可見血栓形成，動脈壁增厚，間質(zhì)血管周圍可見炎性細胞浸潤 （圖6）。栓塞后12周，腎組織結(jié)構(gòu)稀疏，小球小管結(jié)構(gòu)大多消失，腎小球萎縮、玻璃樣變性，腎小管上皮細胞顆粒樣變性，腎組織呈彌漫性顆粒樣變性，間質(zhì)小血管管壁透明變性，血管周圍可見少量炎性細胞浸潤，腎組織內(nèi)可見鈣化灶，鈣化周圍可見大量纖維結(jié)締組織形成（圖7）。

表2 銅圈栓塞腎動脈后不同時間的腎標本鏡下病理表現(xiàn)（條）

2.4術(shù)后肝腎功及血銅情況

實驗兔血液銅離子濃度于栓后3 d，1、2周內(nèi)較術(shù)前明顯升高，以第3天最高，但未超過正常值的3倍。栓塞后4、6和12周血中銅離子呈下降趨勢，隨機體代謝4周內(nèi)可恢復至術(shù)前水平。術(shù)后肝、腎功在3天或者1周內(nèi)有異常改變，在1周后都恢復術(shù) 前水平（表3）。

圖5 栓塞1周后的兔腎臟鏡下標本

圖6 栓塞4周后的兔腎臟鏡下標本

圖7 栓塞12周后的兔腎臟鏡下標本

表3 實驗兔栓塞血管前后不同時間的肝腎功及血銅情況比較

3 討論

3．1 一級微銅圈的栓塞作用及效果

現(xiàn)流行的金屬栓塞劑栓塞后組織，即動脈或瘤腔閉塞鏡下無栓子形成及無機化血栓和纖維結(jié)締組織形成［3-5］。而一級微銅圈栓塞后動脈造影管腔閉塞與鏡下病理栓子形成關(guān)系的對照表明，動脈造影管腔閉塞時，一般可見到病理栓子的形成。提示銅圈閉塞血管不僅是機械作用，而且啟動了機體的凝血系統(tǒng)，這是自制一級微銅圈不同于目前一些金屬栓塞劑之處。

Mullan［6］于1972年首先采用銅絲填塞海綿竇誘導血栓形成的方法治療CCF并成功地為31例患者施治，取得了良好的臨床療效，證實海綿竇銅絲填塞法是一種療效可靠、并發(fā)癥少、適用范圍廣的治療方法。其后許多學者進行這方面的研究，也同樣證實了銅具有良好的致血凝性且療效確實［7-8］，并明確了銅性栓塞劑的栓塞機制是：①銅圈的機械性阻塞作用，引起血液產(chǎn)生渦流，改變了正常的層流，血細胞纖維素黏附于管壁，釋放出導致血液凝固的物質(zhì)，形成血栓；② 銅與其他金屬栓塞劑相比穩(wěn)定性較差，可誘發(fā)血管內(nèi)膜炎，血管內(nèi)膜受損，血管內(nèi)皮細胞破壞后暴露內(nèi)皮下膠原，啟動外源性凝血途徑促使血栓形成，激活血小板和血漿中的凝血系統(tǒng)而加速血栓形成；③銅在血液中電離而帶正電荷，而且螺旋狀的銅圈可增加銅與血液接觸的表面積，吸引帶負電荷的血小板、白細胞、紅細胞積聚形成早期血栓；④銅在維持同源蛋白V、vWF等凝血因子的結(jié)構(gòu)完整性、穩(wěn)定性方面有重要作用，且能促進上述凝血因子的活化，從而加速凝血及血栓形成。

本實驗中，用一級微銅圈超選擇性栓塞腎動脈的段或段以下30 min后腎動脈造影顯示被栓塞血管血流明顯變緩慢，少數(shù)完全閉塞，這說明短時間內(nèi)金屬栓塞劑還沒有形成血栓，僅僅是依賴銅圈的機械阻塞作用。而栓塞后1周腎動脈造影顯示被栓塞血管完全閉塞，而且沒有明顯的側(cè)支循環(huán)建立，說明銅圈啟動了機體的凝血系統(tǒng)形成大量血栓；大體標本組織可見腎組織有局限性梗死區(qū)；組織學檢查也顯示血管腔內(nèi)可見血栓形成及少量血管炎性浸潤。而且隨時間延長，血栓逐漸機化，血管內(nèi)的彈簧圈由堅硬的纖維組織固定，2～12周造影顯示被栓塞血管完全閉塞，而且沒有明顯的側(cè)支循環(huán)建立；大體標本組織可見腎臟體積縮小更明顯，表面不光整，局部梗死區(qū)纖維瘢痕形成；組織學檢查也顯示血管腔內(nèi)可見血栓形成及血管炎性浸潤，同時時可見間質(zhì)纖維化與小鈣化灶。這些都顯示一級微銅圈具備明確的栓塞作用。

3．2 一級微銅圈的生物相容性

銅是一種廣泛存在于自然界中的有色金屬，理化性質(zhì)較活躍。正常血清含銅量11～22μmol/L。文獻報道，當血清銅達到45μmol/L時只發(fā)生胃腸炎癥狀；達到125．6μmol/L，在數(shù)日后可出現(xiàn)肝腎功能損害。許多臨床研究發(fā)現(xiàn)銅針留置治療血管瘤不會導致靜脈血銅明顯升高及腎功能異常，銅針治療血管瘤安全可靠、無明顯不良反應(yīng)［9-11］。支愛華等［7］自制的純銅圈在動脈血管中釋放銅離子緩慢，銅離子對血管壁有輕微的致炎性，能促使血栓大量形成，但無明顯不良反應(yīng)。

目前評價生物材料生物相容性的方法主要有體外復合細胞培養(yǎng)法和體內(nèi)直接植入法。在本實驗中我們采用了體內(nèi)直接植入法。

實驗中，所有實驗動物存活，僅表現(xiàn)為術(shù)后1～2 d有不同程度的精神差、食欲下降、活動減少，2 d后自然恢復，無嚴重并發(fā)癥發(fā)生；實驗兔血液銅離子濃度于栓后3 d，1、2周內(nèi)較術(shù)前升高，以第3天最高，但未超過正常值的3倍。但栓塞后4、6和12周血中銅離子呈下降趨勢，與術(shù)前比較差異無統(tǒng)計學意義。表明該銅圈栓塞后血銅有升高但為暫時性，隨機體代謝4周內(nèi)可恢復至術(shù)前水平。術(shù)后肝、腎功能在3 d或者1周內(nèi)有異常改變，1周后恢復至術(shù)前水平。血清銅離子和肝腎功能異常時間無明顯對應(yīng)關(guān)系，提示術(shù)后肝腎功能短暫損傷與血銅升高相關(guān)，還是與手術(shù)中動物失血、麻醉劑、對比劑及栓塞后組織損傷有關(guān)，有待進一步研究。組織學檢查顯示被栓塞的小動脈周圍出現(xiàn)炎性反應(yīng)，在栓塞后2、4周時比較明顯，但呈逐漸減輕、慢性化的趨勢，12周時顯示的部分腎臟組織結(jié)構(gòu)有接近正常的表現(xiàn)。這表明一級微銅圈對動物機體的影響比較小，生物相容性良好，提示一級微銅圈是安全的。

3.3一級微銅圈栓塞腎動脈的臨床應(yīng)用

目前用于腎動脈栓塞材料主要有彈簧鋼圈、微彈簧鋼圈、PVA顆粒、明膠海綿顆粒等。栓塞劑的選擇應(yīng)根據(jù)損傷動脈的大小、損傷程度、出血量多少等情況而定。栓塞較大的腎動脈時可直接將4 F導管超選擇進入靶血管，注入彈簧圈或（和）其他栓塞材料。對段或段以下動脈的栓塞，通過微導管注入微彈簧圈或PVA顆粒栓塞可取得理想的治療效果。但所用微彈簧圈及PVA顆粒價格相對較高，會導致總的治療費用偏高，目前微彈簧圈栓塞治療腎出血的報道尚不多見［12-13］。

本實驗中所有的栓塞都是超選擇性栓塞，將3 F微導管超選擇至腎動脈的段或段以下分支后通過其釋放自制一級微銅圈栓塞靶血管，栓塞過程沒有發(fā)生彈簧圈無法釋放的情況。對于栓塞的效果，采用定期隨訪觀察DSA造影、完整取出的栓塞腎大體標本及組織病理學檢查。栓后不同時期的DSA造影均提示栓塞效果肯定，未出現(xiàn)靶血管再通或者是側(cè)支循環(huán)建立的情況，同時非靶血管未見明顯影響。腎的大體標本提示靶血管相對應(yīng)的腎組織出血梗死，而其余區(qū)域的腎組織未出梗死。組織病理學顯示栓塞區(qū)域的腎組織出現(xiàn)缺血壞死的病理過程。在實際臨床工作中，對腎出血的患者行超選擇性腎動脈栓塞，可準確栓塞引起出血的最小血管分支，最大限度地保存了腎功能，達到徹底的止血，已廣泛被人們認可和接受。對栓塞后的腎形態(tài)、血管、功能進行仔細觀察，發(fā)現(xiàn)節(jié)段性腎動脈栓塞后，早期可見栓塞動脈所支配的區(qū)域腎梗死，長期觀察呈腎局部萎縮狀態(tài)，腎邊緣可見收縮，腎功能正常，未見腎壞死、感染征象，微彈簧圈圈無移位，對側(cè)正常腎形態(tài)、大小正?；虺蚀鷥斝栽龃?，說明自制一級微銅圈栓塞腎動脈安全可行。

本動物腎動脈栓塞的體內(nèi)實驗研究表明：我們應(yīng)用的自制一級微銅圈（2枚內(nèi)）近期具有明確的栓塞效果和良好的生物相容性。

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Renal artery embolization w ith first level copper coils：an experimental study

JIANG Hua，YAN Dong，SUN Yong，F(xiàn)U Jin-min，WANG Jia-ping，LIYing-chun，TONG Yu-yun，ZHAO Jie.Department of Radiology，Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University，Kunming，Yunnan Province 650001，China

WANG Jia-ping，E-mail：jh2006327@yeah.net

ObjectiveTo evaluate the embolization effect and biocompatibility of self-made first level coppercoilsin experimentalanimalin vivo．MethodsFirst levelofpure coppermicro-coil（Φ：0．48－0．74mm），which was made of 0．1－0．23 mm diameter pure copper wire，was used in this study．Renal artery embolization with first level pure copper coil was performed through a 3 F catheter in rabbits．After the embolization，the arteriography and the pathological examination were carried out at different points of time．Hematological and biochemical examinations，including the serum level of copper ions，the hepatic and renal function tests，were conducted before and after embolization．The resultswere analyzed．ResultsThree days，and one，2，4，6，12 weeks after the embolization，arteriography was performed，which showed that the vascular lumen was obstructed with thrombus in all experimental rabbits．Four weeks after embolization，micro-spheres could be seen within the embolized small arteries，and inflammatory reactions could be noted around the arteries．Infarction focus was demonstrated in the renal parenchyma．Two weeks after the treatment，the serum level of copper ions was significantly increased when compared with preoperative one（P＜0．05），but four weeks after the embolization the serum level of copper ions was not significantly different from the preoperative one（P＞0．05）．Two weeks after the embolization，both the renal and hepatic functions restored to preoperative levels．ConclusionSelf-made first level copper coils have definite embolization effectand satisfactory biocompatibility．（J Intervent Radiol，2015，24：64-68）

copper；coil；embolization；artery；kidney；rabbit

R543．5

A

1008-794X（2015）-01-0064-05

2014-05-30）

（本文編輯：李 欣）

10．3969／j．issn．1008－794X．2015．01．015

650101 昆明 昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院放射科介入室

王家平 E-mail：jh2006327@yeah．net