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研究背景乙醇是介入放射学领域里应用广泛的血管腔内栓塞剂,但因其在X线透视下无法示踪,在临床操作中常需要与对比剂混合,此举却导致乙醇浓度的降低,增加了栓塞效果的不确定性。二氧化碳作为气体阴性对比剂不与乙醇发生反应。本课题组利用两种物质的特性,开创性地将二氧化碳和乙醇间隔预充在PE导管内,试验以二氧化碳作为乙醇的示踪剂的可能性。第一部分气-液串联栓塞剂——二氧化碳-乙醇的物理特性观察实验目的为了解气-液串联栓塞剂的物理性状以及X线下的成像性(即可视性),本课题组对气-液串联栓塞剂——二氧化碳-乙醇预充PE管进行大体观察,并运用数字化X线摄影系统、数字减影血管造影系统在体外状态下对其分别进行摄影、透视、减影采集等X线成像检测方法;同时观察和记录气-液串联栓塞剂在特定时间内的外观变化,为进一步开展动物实验做初步评估。材料与方法一、实验材料:10根预充了二氧化碳-乙醇气-液串联栓塞剂的聚乙烯(PE)透明管,长度均为100cm,气液间隔长度在1cm以内,其内间隔预充75%乙醇溶液和二氧化碳。二、运用数字化X线摄影系统、数字减影血管造影系统分别对10根PE管进行体外数字化X线摄影、透视和减影采集。透视和减影采集分别在PE管静止和运动状态下进行,采用手动牵拉和管内推注溶液两种方式模拟对比剂运动过程,并叠加仿真人体模型模拟在人体厚度下重复上述X线成像过程,观察气-液串联栓塞剂在不同成像方式及不同状态下的显影效果。三、在预充气-液串联栓塞剂的PE管到达实验室满1周和2周时对其进行数字化X线摄影,并利用PACS系统内置直线测量工具对其中9根PE管内气柱、液柱长度进行测量,并利用统计学软件分析在2个时间点各管气、液柱单位长度及总长度的规律及变化。结果一、10根预充气-液串联栓塞剂的PE管管身透明,管内间隔填充肉眼可分辨的气体柱及液体柱,每个填充单位长度约1cm以内。实验管出厂时摄影记录,管内气、液柱单位长度相对均匀,经航空运输后,肉眼观察PE管内气、液柱单位长度发生了间隔不均匀的变化。二、数字化X线摄影能够明确地显示PE管中气柱和液柱的排列,管内密度较高的为液体成分(75%乙醇溶液),密度较低的为气体成分(二氧化碳)。适当降低管电压获得的影像,能更好地显示PE管及其气、液填充物。叠加腹部仿真体模进行摄影,不同组织密度对PE管产生了不同程度的遮挡效果。三、利用数字减影血管造影系统模拟介入操作,透视下无论PE管处于静止或运动状态,以及无论摄影时是否加入仿真体模,均不能清楚分辨PE管中内容物;采用连续曝光采集方式获得的减影图像,模拟导管前进的过程能够分辨管内容物的气-液成分及运动情况,加入体模后,管内容物气-液成分分辨欠清晰。四、PE管中气-液态变化观察结果:(一)9根PE管分别在到达实验室满1周时及满2周时进行各管之间气柱及液柱单位长度比较,差异均具有统计学意义(P<0.05);(二)9根PE管每根管分别在到达实验室满1周时及到达实验室满2周时各管内的气柱单位长度与液柱单位长度比较,其中4根管在2个时间点,以及1根管在第2个时间点气柱单位长度与液柱单位长度比较具有统计学差异(P<0.05),且均反应液柱单位长度大于气柱单位长度,其余比较无统计学差异(P>0.05);(三)9根PE管在到达实验室满1周时与到达实验室满2周时气柱/液柱单位长度的比较无统计学差异(P>0.05);(四)9根PE管分别在到达实验室满1周时及满2周时进行管内气柱及液柱总长度比较,2个时间点的统计结果均具有统计学差异(P<0.05),管内的液柱总长度大于管内的气柱总长度;(五)9根PE管在到达实验室满1周时与到达实验室满2周时管内气柱及液柱总长度的比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论一、气-液串联栓塞剂——二氧化碳-乙醇的X线成像特点如下:1.数字化X线摄影可显示PE管内气柱-液柱间隔的影像,适当降低管电压摄影条件可获得质量较好的图像;2.DSA透视下分辨效果不理想,推测为两种物质对X线衰减的差异小,以目前的预充设计,二氧化碳无法为乙醇提供透视下示踪。二、以PE管预充的二氧化碳和乙醇,经过运输和在实验室常温存放,气体和液体发生了一定程度的混合,少量二氧化碳丢失;装置的密封性需进一步提高。第二部分气-液串联栓塞剂动物实验实验目的采用不同配方的气-液串联栓塞剂对实验兔进行肾动脉栓塞实验,观察气-液串联栓塞剂在活体介入手术过程中的可示踪性与可操作性,并通过病理学观察了解栓塞效果。材料与方法一、2只雄性健康普通级新西兰兔,经右侧颈总动脉入路行肾动脉栓塞,使用不同配方(CO2+C2H6O、CO2+75%C2H6O+Na2CO3、CO2+75%C2H6O)气-液串联栓塞剂分别对不同侧肾动脉进行栓塞,栓塞剂注入前后推注阳性对比剂碘克沙醇作为参照,观察透视下栓塞剂的显影效果,以及减影采集获得的图像,并记录观察结果。二、兔肾动脉栓塞完成后即刻取出双侧肾脏,观察记录大体标本情况,并将栓塞侧肾脏标本放入福尔马林溶液固定12小时后取出制作病理切片,观察其镜下表现。结果一、气-液串联栓塞剂血管造影显影情况:对实验兔1使用C2H6O+C O2进行左肾动脉栓塞时,在透视下可以较为明确地观察到短暂气泡流动的现象;使用75%C2H6O+Na2CO3+CO2对实验兔2进行左肾动脉栓塞时,透视监视注射过程,栓塞剂较难跟踪,但可观察到短暂的气泡反流现象;使用75%C2H6O+CO2对实验兔2右肾动脉进行栓塞时,透视下无法追踪到栓塞剂;上述各种配方栓塞剂在减影采集图像中均未明确显影。二、兔肾动脉栓塞急性期病理学观察:(一)大体病理所见:栓塞后取出肾脏即刻观察,栓塞侧肾脏肿胀,缺血区呈暗黄色改变;浸泡福尔马林溶液12小时后观察,肾脏皮髓质分界尚清,栓塞肾呈现大片灰黄色改变。(二)镜下病理所见:栓塞肾均出现肾小管细胞变性水肿改变。实验兔1左肾可观察到极个别动脉管壁弹力纤维断裂现象,实验兔2右肾出现肾皮质梗死区。结论一、通过兔肾动脉栓塞实验的实际操作,气液栓塞剂在DSA设备下进行透视和减影采集曝光均未达到可示踪的效果;二、实验配方中的三种液体成分,均可致肾小管细胞变性、水肿,导致小动脉壁水肿。