国产水凝胶微球血管内栓塞的实验观察
作者：李铁林 汪求精 凌锋 卢泽俭 段传志 王向宇
单位：510282 广州，第一军医大学珠江医院神经外科(李铁林、汪求精、段传志、王向宇)；卫生部北京医院介入神经放射中心(凌锋)；中山医科大学高分子研究所(卢泽俭)
关键词：栓塞，治疗性；生物相容性材料
中华外科杂志/980705
【摘要】 目的 评价国产水凝胶微球(HMs)的栓塞效果、生物相容性。 方法 采用家兔22只，分别以0.03 g/2 ml，0.06 g/2 ml国产HMs(70～150 μm)及2 ml生理盐水经兔右侧颈总动脉栓塞，观察兔脑栓塞后神经功能改变、全身一般状况及体重变化，并对栓塞血管及其周围组织进行大体和光镜观察。 结果 国产HMs栓塞后能引起兔偏瘫、抽搐、肌张力减低及死亡，可诱发血栓形成，易阻塞血管的全截面。国产HMs不引起急、慢性炎细胞浸润，无明显的全身性毒、副作用。 结论 国产HMs能有效地闭塞血管，生物相容性好，可作为一种较理想的颗粒栓塞剂过渡于临床应用。
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The preliminary analysis of domestic hydrogel microspheres for endovascular embolization Li Tielin,Wang Qiujing,Ling Feng,et al.Department of Neurosurgery,Zhujiang Hospital,First Military Medical University,Guangzhou 510282.
【Abstract】 Objective To evaluate the embolic effects and biocompatibility of domestic hydrogel microspheres (HMs). Method 22 domestic rabbits were used.0.03 g/2ml,0.06 g/2ml domestic Hms of 70～150μm and 2 ml normal saline were injected respectively through catheterization in the right common carotid arteries of rabbits. The changes in neurologic functions,general state and average weight of rabbits were observed,and the histomorphological changes of embolized arteries and surrounding tissues were evaluated by analysis of macroscopy and light microscope. Result Rabbits′ neurologic symptoms (hemiparalysis,convulsion and hypotonia) and death were observed after embolization.Thrombogenesis was present and the entire cross sections of blood vessels could easily be embolized.Neither acute and chronic imflammatory cells nor remarkable general toxic and side effects were shown in rabbits. Conclusion Domestic HMs can effectively block the vessels,and they have the characteristics of good biocompatibility.The kind of domestic HMs is a promising particulate embolic agent in clinical sets.
, 百拇医药
【Key words】 Embolization，therapeutic Biocompatible materials
栓塞材料的国产化及其改进是介入神经放射学的重要研究课题之一[1，2]。我们与中山大学高分子研究所协作，已成功研制出包裹10%～15%硫酸钡的国产水凝胶微球(HMs)，其理化特性与进口HMs一致，且可在X线透视下显影。本实验以70～150μm不同剂量的国产HMs经兔右颈总动脉施行栓塞，以建立兔脑栓塞的动物模型，初步观察国产HMs的栓塞效果、生物相容性，为其临床应用提供实验依据。
材料和方法
1.国产HMs的准备：本实验采用70～150μm的国产HMs作为栓塞材料，用电子分析天平称取0.03g及0.06 g两种剂量，分别放入含有2 ml生理盐水的小瓶分装，经环氧乙烷消毒备用。
, 百拇医药 2.动物分组：健康家兔22只，体重2.5～3.0 kg，雌雄不拘。随机分成三组：第一组8只，用0.03 g/2ml国产HMs栓塞；第二组8只，用0.06 g/2ml国产HMs栓塞；第三组6只，仅推注2 ml生理盐水作为对照。
3.手术方式及栓塞方法：经兔耳缘静脉按30 mg/kg体重注入3%戊巴比妥钠全身麻醉。仰卧，固定，颈部皮肤用脱毛剂备皮，手术按无菌操作进行。在手术显微镜下分离并暴露右侧颈总动脉，近心端用小血管夹暂时阻断血流，远端留打一松结的丝线。在动脉上作一小切口，插入1.8 F微导管(导管总长15 cm)，经打结固定。导管末端与2 ml注射器连接，前端置于颈总动脉内，插管前经生理盐水冲洗(内无气泡)。用另一2 ml注射器分别抽取0.03 g/2ml，0.06 g/2 ml HMs及2 ml生理盐水施行栓塞，术后轻轻拔去微导管，并用另一血管夹阻止颈总动脉远端，用9-0丝线吻合动脉切口，除去血管夹，止血满意后逐层缝合伤口。
4.动物观察：栓塞后随时观察并记录动物的神经功能改变。观察期为3个月，动物处死前再次称体重并观察全身一般状况。
, 百拇医药
5.组织形态学研究：栓塞后不同时间死亡动物，立即对脑组织及血管、颈外动脉分支及周围组织进行大体和光镜检查，观察期满经左心室灌注10%中性福尔马林液处死动物，同样取材观察。光镜标本用福尔马林固定1周，常规脱水、石蜡包埋、5 μm切片、HE染色。
6.统计处理：神经功能变化组间比较采用四格表资料的确切概率法，栓塞对兔平均体重增长影响统计学分析采用t检验，方差分析。
结果
1.神经功能改变：微球栓塞后能引起兔神经功能变化(附表)。第一组麻醉清醒后能进食，四肢活动如常。2只家兔出现对侧跛行，肌张力减低，其中1只动物于1周后恢复，另1只偏瘫未能恢复，偶有抽搐，于1个月后死亡。第二组动物神经症状多不能恢复，4只动物栓塞后立即抽搐、呼吸困难，于0.5小时内死亡；其余于3天内死亡2只，2周死亡1只，死亡率达87.5%。仅1只存活，无明显神经功能损害。二组之间神经学症状(抽搐、偏瘫、肌张力减低)及死亡率差异有显著性意义(P<0.05)。而第三组全部动物存活，无神经功能障碍。
, 百拇医药
附表 栓塞后兔神经功能变化(例数) 组 别
动物数
抽搐
偏瘫
肌张力减低
死亡
第一组
8
1
2
2
1
第二组
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8
6*
7*
7*
7*
第三组
6
0
0
0
0
注：*与第1组相比P<0.05
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2.全身一般状况及体重变化：3个月后，所有存活动物全身一般状况好，处理组与生理盐水对照组兔平均体重增长值差异无显著性意义。
3.大体标本观察：栓塞后0.5小时死亡的动物，立即解剖取脑发现同侧大脑半球较对侧供血明显减少，表面苍白，同侧大脑中动脉、基底动脉及其分支可见微球栓塞。0.5小时后死亡或处死动物微球多栓塞同侧大脑中动脉及其分支。所有动物颈外动脉及其分支均可发现栓塞微球。而周围组织尚无明显的缺血性坏死。
4.光镜观察：栓塞后0.5小时动物死亡，颅底较大血管内见多个微球栓塞，周围脑组织可有缺血性改变。栓塞后3天，微球周围有血液瘀滞。栓塞后2周、1个月微球周围可见血栓形成。栓塞后3个月，栓塞血管结构基本正常，微球可阻塞远端小血管的全截面。观察期内血管壁及周围组织未见急、慢性炎细胞浸润。 讨论
本实验经兔颈总动脉插管，利用国产HMs建立了脑栓塞的动物模型。此模型具有以下优点：(1)栓塞后保持颈动脉通畅，不影响除栓塞剂以外因素造成的脑血流改变；(2)经导管推注栓塞剂，操作方便，推注速度可控制，接近于临床实际；(3)可观察脑血管、组织对栓塞剂的反应；(4)手术简单，对动物骚扰小，成功率高；(5)可在X线透视下选择行颈内、颈外动脉分支栓塞。
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本实验以直径70～150μm的国产HMs作为栓塞剂，家兔脑栓塞后出现抽搐、偏瘫、肌张力减低神经学症状及死亡，组织形态学研究发现微球可诱发血栓形成，较易阻塞较远端血管的全截面，表明国产HMs能有效地闭塞血管，达到阻止血流的目的。Winding[3]曾经家兔右颈总动脉推注25～105 μm葡聚糖微球，推注106微球未出现明显的神经症状，而当注入2×106微球时，所有家兔均在数分钟内死亡。我们也有相似的研究结果，经兔颈总动脉分别推注0.03 g/2 ml，0.06 g/2 ml微球，0.06 g/2 ml组动物神经功能损害明显加剧，病死率达87.5%，表明家兔脑栓塞的神经功能损害、病死率与栓塞剂的剂量(数目)有关。分析其原因，可能是：(1)由于大量栓塞剂堵塞脑血管及其分支，兔脑侧支循环代偿不全[4]；(2)少数栓塞剂可通过血液循环进入肺，引起肺小血管的栓塞，出现急性肺水肿，因急性呼吸衰竭而死亡[5]。
国产HMs主要成分是水凝胶。水凝胶含水量约95%，柔软，易变形，非常接近于生物体结构。水凝胶已广泛应用于医学领域，如药物的可控性释放酶的固定、细胞培养与繁殖、免疫化学研究、渗透层析法分离蛋白质等，证明其组织相容性好，无毒性，无致癌、致畸作用[6]。国产HMs包裹10%～15%硫酸钡，对人体无毒、副作用。本实验结果也显示，国产HMs置于家兔体内，观察3个月，兔全身一般状况、体重增长不受影响，表明国产HMs无明显的全身性毒、副作用。国产HMs不引起血管壁及周围组织急、慢性炎细胞浸润，栓塞血管结构基本正常，表明国产HMs局部反应轻微，具有良好的生物相容性。
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通过初步实验观察，我们认为国产HMs可诱发血栓形成，能有效地闭塞血管，易阻塞较远端血管的全截面，生物相容好，可作为一种较理想的颗粒栓塞剂应用于临床。
参考文献
1王忠诚.神经外科血管内治疗技术的发展趋势.中华神经外科杂志，1993，31：6-7.
2汪求精，李铁林，凌锋.血管内栓塞材料的研究现状及其前景.国外医学脑血管疾病分册，1996，4：297-399.
3Winding O.Cerebral microembolization following carotid injection of dextran microspheres in rabbits.Neuroradiology,1981,21:123-126.
4Laccourreye O,Laurent A,Polivka M,et al.Biodegradable starch microspheres for cerebral arterial embolization.Invest Radiol,1993,28:153-157.
5Repa I,Moradian GT,Dehner LP,et al.Mortalities associated with use of a commercial suspension of polyvinyl alcohol.Radiology,1989,170:395-399.
6Rao VR,Ravimandalam K,Jayarishnan A,et al.Hydrolysed microspheres from cross-linked polymethyl methacrylate (Hydrogel).J Neuroradiol,1991,18:61-69., 百拇医药
单位：510282 广州，第一军医大学珠江医院神经外科(李铁林、汪求精、段传志、王向宇)；卫生部北京医院介入神经放射中心(凌锋)；中山医科大学高分子研究所(卢泽俭)
关键词：栓塞，治疗性；生物相容性材料
中华外科杂志/980705
【摘要】 目的 评价国产水凝胶微球(HMs)的栓塞效果、生物相容性。 方法 采用家兔22只，分别以0.03 g/2 ml，0.06 g/2 ml国产HMs(70～150 μm)及2 ml生理盐水经兔右侧颈总动脉栓塞，观察兔脑栓塞后神经功能改变、全身一般状况及体重变化，并对栓塞血管及其周围组织进行大体和光镜观察。 结果 国产HMs栓塞后能引起兔偏瘫、抽搐、肌张力减低及死亡，可诱发血栓形成，易阻塞血管的全截面。国产HMs不引起急、慢性炎细胞浸润，无明显的全身性毒、副作用。 结论 国产HMs能有效地闭塞血管，生物相容性好，可作为一种较理想的颗粒栓塞剂过渡于临床应用。
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The preliminary analysis of domestic hydrogel microspheres for endovascular embolization Li Tielin,Wang Qiujing,Ling Feng,et al.Department of Neurosurgery,Zhujiang Hospital,First Military Medical University,Guangzhou 510282.
【Abstract】 Objective To evaluate the embolic effects and biocompatibility of domestic hydrogel microspheres (HMs). Method 22 domestic rabbits were used.0.03 g/2ml,0.06 g/2ml domestic Hms of 70～150μm and 2 ml normal saline were injected respectively through catheterization in the right common carotid arteries of rabbits. The changes in neurologic functions,general state and average weight of rabbits were observed,and the histomorphological changes of embolized arteries and surrounding tissues were evaluated by analysis of macroscopy and light microscope. Result Rabbits′ neurologic symptoms (hemiparalysis,convulsion and hypotonia) and death were observed after embolization.Thrombogenesis was present and the entire cross sections of blood vessels could easily be embolized.Neither acute and chronic imflammatory cells nor remarkable general toxic and side effects were shown in rabbits. Conclusion Domestic HMs can effectively block the vessels,and they have the characteristics of good biocompatibility.The kind of domestic HMs is a promising particulate embolic agent in clinical sets.
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【Key words】 Embolization，therapeutic Biocompatible materials
栓塞材料的国产化及其改进是介入神经放射学的重要研究课题之一[1，2]。我们与中山大学高分子研究所协作，已成功研制出包裹10%～15%硫酸钡的国产水凝胶微球(HMs)，其理化特性与进口HMs一致，且可在X线透视下显影。本实验以70～150μm不同剂量的国产HMs经兔右颈总动脉施行栓塞，以建立兔脑栓塞的动物模型，初步观察国产HMs的栓塞效果、生物相容性，为其临床应用提供实验依据。
材料和方法
1.国产HMs的准备：本实验采用70～150μm的国产HMs作为栓塞材料，用电子分析天平称取0.03g及0.06 g两种剂量，分别放入含有2 ml生理盐水的小瓶分装，经环氧乙烷消毒备用。
, 百拇医药 2.动物分组：健康家兔22只，体重2.5～3.0 kg，雌雄不拘。随机分成三组：第一组8只，用0.03 g/2ml国产HMs栓塞；第二组8只，用0.06 g/2ml国产HMs栓塞；第三组6只，仅推注2 ml生理盐水作为对照。
3.手术方式及栓塞方法：经兔耳缘静脉按30 mg/kg体重注入3%戊巴比妥钠全身麻醉。仰卧，固定，颈部皮肤用脱毛剂备皮，手术按无菌操作进行。在手术显微镜下分离并暴露右侧颈总动脉，近心端用小血管夹暂时阻断血流，远端留打一松结的丝线。在动脉上作一小切口，插入1.8 F微导管(导管总长15 cm)，经打结固定。导管末端与2 ml注射器连接，前端置于颈总动脉内，插管前经生理盐水冲洗(内无气泡)。用另一2 ml注射器分别抽取0.03 g/2ml，0.06 g/2 ml HMs及2 ml生理盐水施行栓塞，术后轻轻拔去微导管，并用另一血管夹阻止颈总动脉远端，用9-0丝线吻合动脉切口，除去血管夹，止血满意后逐层缝合伤口。
4.动物观察：栓塞后随时观察并记录动物的神经功能改变。观察期为3个月，动物处死前再次称体重并观察全身一般状况。
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5.组织形态学研究：栓塞后不同时间死亡动物，立即对脑组织及血管、颈外动脉分支及周围组织进行大体和光镜检查，观察期满经左心室灌注10%中性福尔马林液处死动物，同样取材观察。光镜标本用福尔马林固定1周，常规脱水、石蜡包埋、5 μm切片、HE染色。
6.统计处理：神经功能变化组间比较采用四格表资料的确切概率法，栓塞对兔平均体重增长影响统计学分析采用t检验，方差分析。
结果
1.神经功能改变：微球栓塞后能引起兔神经功能变化(附表)。第一组麻醉清醒后能进食，四肢活动如常。2只家兔出现对侧跛行，肌张力减低，其中1只动物于1周后恢复，另1只偏瘫未能恢复，偶有抽搐，于1个月后死亡。第二组动物神经症状多不能恢复，4只动物栓塞后立即抽搐、呼吸困难，于0.5小时内死亡；其余于3天内死亡2只，2周死亡1只，死亡率达87.5%。仅1只存活，无明显神经功能损害。二组之间神经学症状(抽搐、偏瘫、肌张力减低)及死亡率差异有显著性意义(P<0.05)。而第三组全部动物存活，无神经功能障碍。
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附表 栓塞后兔神经功能变化(例数) 组 别
动物数
抽搐
偏瘫
肌张力减低
死亡
第一组
8
1
2
2
1
第二组
, 百拇医药
8
6*
7*
7*
7*
第三组
6
0
0
0
0
注：*与第1组相比P<0.05
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2.全身一般状况及体重变化：3个月后，所有存活动物全身一般状况好，处理组与生理盐水对照组兔平均体重增长值差异无显著性意义。
3.大体标本观察：栓塞后0.5小时死亡的动物，立即解剖取脑发现同侧大脑半球较对侧供血明显减少，表面苍白，同侧大脑中动脉、基底动脉及其分支可见微球栓塞。0.5小时后死亡或处死动物微球多栓塞同侧大脑中动脉及其分支。所有动物颈外动脉及其分支均可发现栓塞微球。而周围组织尚无明显的缺血性坏死。
4.光镜观察：栓塞后0.5小时动物死亡，颅底较大血管内见多个微球栓塞，周围脑组织可有缺血性改变。栓塞后3天，微球周围有血液瘀滞。栓塞后2周、1个月微球周围可见血栓形成。栓塞后3个月，栓塞血管结构基本正常，微球可阻塞远端小血管的全截面。观察期内血管壁及周围组织未见急、慢性炎细胞浸润。 讨论
本实验经兔颈总动脉插管，利用国产HMs建立了脑栓塞的动物模型。此模型具有以下优点：(1)栓塞后保持颈动脉通畅，不影响除栓塞剂以外因素造成的脑血流改变；(2)经导管推注栓塞剂，操作方便，推注速度可控制，接近于临床实际；(3)可观察脑血管、组织对栓塞剂的反应；(4)手术简单，对动物骚扰小，成功率高；(5)可在X线透视下选择行颈内、颈外动脉分支栓塞。
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本实验以直径70～150μm的国产HMs作为栓塞剂，家兔脑栓塞后出现抽搐、偏瘫、肌张力减低神经学症状及死亡，组织形态学研究发现微球可诱发血栓形成，较易阻塞较远端血管的全截面，表明国产HMs能有效地闭塞血管，达到阻止血流的目的。Winding[3]曾经家兔右颈总动脉推注25～105 μm葡聚糖微球，推注106微球未出现明显的神经症状，而当注入2×106微球时，所有家兔均在数分钟内死亡。我们也有相似的研究结果，经兔颈总动脉分别推注0.03 g/2 ml，0.06 g/2 ml微球，0.06 g/2 ml组动物神经功能损害明显加剧，病死率达87.5%，表明家兔脑栓塞的神经功能损害、病死率与栓塞剂的剂量(数目)有关。分析其原因，可能是：(1)由于大量栓塞剂堵塞脑血管及其分支，兔脑侧支循环代偿不全[4]；(2)少数栓塞剂可通过血液循环进入肺，引起肺小血管的栓塞，出现急性肺水肿，因急性呼吸衰竭而死亡[5]。
国产HMs主要成分是水凝胶。水凝胶含水量约95%，柔软，易变形，非常接近于生物体结构。水凝胶已广泛应用于医学领域，如药物的可控性释放酶的固定、细胞培养与繁殖、免疫化学研究、渗透层析法分离蛋白质等，证明其组织相容性好，无毒性，无致癌、致畸作用[6]。国产HMs包裹10%～15%硫酸钡，对人体无毒、副作用。本实验结果也显示，国产HMs置于家兔体内，观察3个月，兔全身一般状况、体重增长不受影响，表明国产HMs无明显的全身性毒、副作用。国产HMs不引起血管壁及周围组织急、慢性炎细胞浸润，栓塞血管结构基本正常，表明国产HMs局部反应轻微，具有良好的生物相容性。
, http://www.100md.com
通过初步实验观察，我们认为国产HMs可诱发血栓形成，能有效地闭塞血管，易阻塞较远端血管的全截面，生物相容好，可作为一种较理想的颗粒栓塞剂应用于临床。
参考文献
1王忠诚.神经外科血管内治疗技术的发展趋势.中华神经外科杂志，1993，31：6-7.
2汪求精，李铁林，凌锋.血管内栓塞材料的研究现状及其前景.国外医学脑血管疾病分册，1996，4：297-399.
3Winding O.Cerebral microembolization following carotid injection of dextran microspheres in rabbits.Neuroradiology,1981,21:123-126.
4Laccourreye O,Laurent A,Polivka M,et al.Biodegradable starch microspheres for cerebral arterial embolization.Invest Radiol,1993,28:153-157.
5Repa I,Moradian GT,Dehner LP,et al.Mortalities associated with use of a commercial suspension of polyvinyl alcohol.Radiology,1989,170:395-399.
6Rao VR,Ravimandalam K,Jayarishnan A,et al.Hydrolysed microspheres from cross-linked polymethyl methacrylate (Hydrogel).J Neuroradiol,1991,18:61-69., 百拇医药