大鼠动脉瘤模型水凝胶弹簧圈HydroCoil栓塞治疗的相关研究

【摘要】第一部分大鼠动脉瘤水凝胶弹簧圈HydroCoil栓塞的体内研究目的HELPS临床试验研究结果显示,与裸铂金弹簧圈栓塞相比,用水凝胶弹簧圈HydroCoil栓塞系统治疗脑动脉瘤时患者的复发率明显降低了8.6%。在本实验中,我们分别将裸铂金弹簧圈和水凝胶弹簧圈HydroCoil植入大鼠动脉瘤模型中,旨在研究HydroCoil栓塞后的动脉瘤腔病理变化及其优于裸铂金弹簧圈的可能机制。材料与方法制备大鼠颈外动脉盲袋动脉瘤模型,将长度为5mm的裸铂金弹簧圈和水凝胶弹簧圈HydroCoil分别植入动脉瘤处,对照组除了未植入弹簧圈外,其余操作均同弹簧圈植入治疗组。弹簧圈植入后14天,过量麻醉处死大鼠,将整个颈总动脉分叉部连同动脉瘤一起取出。动脉瘤腔连同周围血管组织固定染色后行组织病理学检测。ImageJ软件勾画并计算机化面积占管腔面积的百分比和剩余内膜弹力层的百分比,进行统计分析。结果弹簧圈植入大鼠动脉瘤14天后可以观察到,水凝胶弹簧圈HydroCoil植入治疗组,ECA瘤腔处的机化组织面积百分比明显高于裸铂金弹簧圈植入组(60.42±22.58%vs.15.62±19.24%;P=.01)和对照组(60.42±22.58%vs.4.61±3.86%,P=002)。水凝胶弹簧圈HydrogelCoil植入大鼠ECA盲袋动脉瘤治疗14天后,ECA瘤腔剩余弹力层的百分比远远低于对照组和裸铂金弹簧圈治疗组,分别为21.67±16.50%vs.100%和96.06±8.78%；P<0.001。而机化组织面积百分比和剩余弹力层的百分比在对照组和裸铂金弹簧圈植入治疗组之间无统计差异。结论在大鼠ECA盲袋动脉瘤模型上,水凝胶弹簧圈HydroCoil能够引起明显的动脉瘤壁组织增生机化和修复,而并非裸铂金弹簧圈引起的瘤腔内血栓形成和组织机化,这可能是由于HydroCoil能引起更多的血管内皮和弹力层的破坏以及平滑肌细胞的增生所致。第二部分血管内皮细胞在水凝胶弹簧圈HydroCoil上的生长增值目的在第一部分实验中,通过大鼠ECA盲袋动脉瘤模型观察到,水凝胶弹簧圈HydroCoil能引起动脉瘤壁的血管内皮和弹力层的破坏以及平滑肌细胞的增生。本实验中我们将血管内皮细胞接种在两种弹簧圈进行培养,比较血管内皮细胞在两种弹簧圈上生长增殖情况的差别,分析两种弹簧圈在大鼠动脉瘤模型中引起不同组织反应的可能机制。材料与方法将小鼠的脑血管内皮细胞系bEnd3培养后分别接种于水凝胶弹簧圈HydroCoil和裸铂金弹簧圈上,在不同的时间点(第0、1、3、7、14和21天)将弹簧圈上生长的细胞用胰蛋白酶洗脱下来进行计数,描述血管内皮细胞在弹簧圈上的生长曲线,并进行细胞的Live/Dead和PECAM-1荧光染色。结果脑血管内皮细胞bEnd3在水凝胶弹簧圈HydroCoil上生长3天就达到高峰,但是3天后细胞明显凋亡,而在裸铂金弹簧圈上生长到第14天才到达高峰,而且高峰细胞数量也不及HydroCoil。Live/Dead细胞染色显示在裸铂金弹簧圈上,细胞死亡后部分会粘附在弹簧圈表面,而在水凝胶弹簧圈HydroCoil上则没有。水凝胶弹簧圈HydroCoil上的内皮细胞表达PECAM-1较裸铂金弹簧圈上的明显弱。结论血管内皮细胞在水凝胶弹簧圈HydroCoil上的生长增殖较裸铂金弹簧圈迅速且显著,但是凋亡也较快；而且在水凝胶弹簧圈HydroCoil上的血管内皮细胞粘附能力较裸铂金弹簧圈差。第三部分抗血小板药对大鼠动脉瘤模型弹簧圈栓塞后动脉瘤血栓化的影响目的支架辅助下的弹簧圈栓塞使颅内巨大动脉瘤、宽颈动脉瘤和梭形动脉瘤均能进行血管内介入治疗,但是其主要缺点是血栓形成。支架辅助动脉瘤栓塞术后抗血小板治疗已经被广泛接受,但是口服抗血小板药物在防止载瘤动脉血栓形成的同时是否会延迟动脉瘤内血栓形成,目前尚无相关研究。本实验利用大鼠ECA盲袋动脉瘤弹簧圈栓塞模型,研究目前临床上常用的抗血小板药物对弹簧圈栓塞后短期内动脉瘤内血栓形成和组织机化的影响。材料与方法将30只大鼠随机分为6组,每组5只。3组为裸铂金弹簧圈植入组：阿司匹林组、氯吡格雷组和联合用药(阿司匹林+氯吡格雷)组。另3组为水凝胶弹簧圈HydroCoil植入组：阿司匹林组、氯吡格雷组和联合用药组。裸铂金弹簧圈植入组和HydroCoil植入组分别用本实验研究的第一部分中的数据作为各自的对照。给药剂量为阿司匹林200mg/Kg,氯毗格雷75mg/Kg,联合用药是200mg/Kg阿司匹林+75mg/Kg氯吡格雷同时给予。给药时间为手术前1h给药1次,手术后第1天开始每天给药1次,直到第14天处死。给药途径为将药物碾碎后按照大鼠体重称取相应重量的药物,将其溶于1-2ml大鼠饮用水中制成混悬液,通过灌胃给药。利用大鼠ECA盲袋动脉瘤模型,弹簧圈植入14天后,过量麻醉处死大鼠,将整个颈总动脉分叉连同动脉瘤一起取出。动脉瘤腔连同周围血管组织固定染色后行组织病理学检测,计算机化面积占管腔面积的百分比并进行统计学分析。结果大鼠动脉瘤模型植入裸铂金弹簧圈后14天,动脉瘤腔血栓形成和组织机化所占瘤腔的百分比在对照组、阿司匹林组、氯吡格雷组和联合用药组分别为15.62±19.24%vs.13.62±5.22%vs.8.20±9.23%vs.24.46±23.90%,各组间比较均无明显统计学差异。水凝胶弹簧圈HydroCoil植入后14天,动脉瘤内血栓形成和组织机化所占瘤腔的百分比在各组分别为60.42±22.58%vs.48.95±7.43%vs.46.73±16.12%vs.49.01±24.83%,各组间比较也均无统计学差异。结论目前常用的抗血小板药物,阿司匹林和氯吡格雷,无论单药或者联合用药,并不会显著影响动脉瘤弹簧圈栓塞后短期内动脉瘤的血栓化和组织修复。裸铂金弹簧圈栓塞治疗在这方面与水凝胶弹簧圈HydroCoil栓塞无明显差异,支架辅助的弹簧圈栓塞治疗并不需要倾向于水凝胶弹簧圈HydroCoil。第四部分大鼠动脉瘤模型弹簧圈栓塞后7T高场强MRI成像的相关研究目的传统弹簧圈新技术改进后都要进行各种动物模型的实验。大动物模型中可以进行血管造影,但是小动物模型中血管造影是很难的。评估小动物模型弹簧圈栓塞后血栓形成和组织修复,通常将动物处死后,用组织切片的检查来评估用这些新弹簧圈进行动脉瘤栓塞的效果。本研究的目的是通过大鼠颈外动脉盲袋动脉瘤模型实验,研究高场强(7T)MRI成像所见与动脉瘤组织切片中组织修复情况的相关性,评估利用MRI成像来判断小动脉模型中动脉瘤治愈情况的可能性。材料与方法用雄性SD大鼠制备大鼠ECA盲袋动脉瘤模型,将长度为5mm的裸铂金弹簧圈和水凝胶弹簧圈HydroCoil分别植入动脉瘤处,对照组除了未植入弹簧圈外,其余操作均同弹簧圈植入治疗组。弹簧圈植入14天后,吸入麻醉状态下行头颈部MRI扫描,获得颈部横断面成像。然后过量麻醉处死大鼠,将整个颈总动脉分叉连同动脉瘤一起取出。动脉瘤腔连同周围血管组织固定染色后行组织病理学检测。进行统计分析,评估MRI成像上颈动脉的异常信号与组织切片中动脉瘤内血栓形成情况的相关性。结果三组每组5只SD大鼠用于实验,对照组、裸铂金弹簧圈和水凝胶弹簧圈HydroCoil组。大鼠ECA盲袋动脉瘤治疗14天后,MRI成像所测得的瘤腔内血栓体积和组织切片所测得的瘤腔血栓面积在裸铂金弹簧圈组中呈明显的线性相关,而在水凝胶弹簧圈HydroCoil组则没有相关性。在对照组,MRI成像上未见明显异常信号且组织切片上也未见明显血栓和机化组织形成。结论在大鼠ECA盲袋动脉瘤模型上,裸铂金弹簧圈栓塞后动脉瘤腔内血栓和机化组织形成情况与7T高场强MRI横断面成像有可靠的相关性。高场强MRI为评估动脉瘤弹簧圈栓塞后的情况提供了一种可能的无创的新方法。
【作者】张超；
【导师】毛颖；
【作者基本信息】复旦大学，外科学，2013，博士
【关键词】动脉瘤；弹簧圈；水凝胶；组织机化；弹力层；大鼠；血管内皮细胞；生长曲线；抗血小板药；阿司匹林；氯吡格雷；血栓化；铂金弹簧圈；核磁共振成像；血栓；

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