動脈介入法向豬胰腺注射Fe3O4磁流體

呂加令 耿計偉 繆延棟 李秋恬 王 苗 武治國 高嫦娥 洪 敏 董 堅

胰腺癌是1種惡性程度高、預后極差的消化道惡性腫瘤[1]。目前胰腺癌的手術切除率僅10%[2]，對放、化療的敏感性也較低。熱療是指將腫瘤區溫度加熱到41℃以達到治療腫瘤的方法[3]，是腫瘤綜合治療方法之一。新興的磁靶向熱療(magnetic targeting hyperthermia,MTH))將具有磁感應性產熱的磁性材料適形置入腫瘤組織內，在外加交變磁場的作用下，通過磁滯現象、neel松弛或渦流效應使導入癌灶的磁性材料產熱，從而達到靶向腫瘤熱療的目的[4]，具有加熱效果確切，并發癥少的優點。磁流體(magnetic fluid，MF)具有液體的流動性和在交變磁場下感應產熱的性能，是目前研究腫瘤磁靶向熱療常用的磁性材料之一[5]，這種利用磁流體在交變磁場下感應產熱治療腫瘤的方法被稱為磁流體熱療(magnetic fluid hyperthemia，MFH)[6]。本實驗以豬作為實驗動物，探討通過動脈介入的方式向胰腺內注射磁流體的方法，并觀察磁流體注射后在胰腺的分布以及組織損傷情況。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗動物，DLY仔豬6頭，雄性3頭，雌性3頭，體重30～40 kg，購于昆明三農農牧有限公司；儀器設備為德國西門子Bicor plus雙C臂數字減影血管造影機；磁流體為Fe3O4水基膠體溶液，購于安徽金科磁性液體有限公司,樣品粒徑范圍為10～15 nm，平均粒徑為12.5 nm。磁流體的原始濃度為200 mg/ml,取部分樣品用蒸餾水稀釋成100 mg/ml備用，使用前應用超聲波處理15 min令Fe3O4粒子分布均勻；戊巴比妥鈉粉劑，Genview分裝，購于北京鼎國生物技術有限責任公司，用0.9%NaCl生理鹽水配成3%濃度備用。

1.2 方法

1.2.1 麻醉 實驗動物術前24 h禁食，術前12 h禁水以防止術中嘔吐。靜脈注射阿托品0.5 mg以減少腺體的分泌，肌內注射鹽酸氯胺酮30 mg和安定(0.2 mg/kg)誘導麻醉后腹腔注射3%戊巴比妥鈉(1 ml/kg)。麻醉生效后，于耳緣靜脈置入留置針，建立靜脈通路，緩慢滴注0.9%NaCl維持血管通暢。實驗過程中若豬蘇醒，減量追加3%戊巴比妥鈉。

1.2.2 介入方法 動物麻醉后，固定在特制的木槽里面，備皮(腹股溝及大腿內側皮膚)，手術鈍性分離暴露股動脈，采用Seldinger技術置入5-F動脈鞘，在0.032英寸導絲引導下引入5-F combora導管，在透視下將導管緩慢送至腹腔干，注入76%泛影葡胺行數字鍵影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)，明確血管走形后引入SP管，在導絲引導下，將SP管經脾動脈導入至胰背動脈開口處，注入泛影葡胺造影，確定導管已經超選擇性進入胰背動脈后，緩慢注入磁流體(Fe3O4,100 mg/ml)1 ml。術后拔管拔鞘，按壓止血后縫合股動脈切口，無菌紗布加壓包扎，送回實驗動物中心飼養，傷口隔日換藥。動物麻醉蘇醒后予以正常飲食，為防止傷口感染，每次食物中添加氨芐青霉素0.5 g，同時每日肌肉注射16萬U硫酸慶大霉素兩次。

1.2.3 胰腺解剖及病理學檢查 介入完成后第6天，麻醉動物，取上腹部正中切口入腹,暴露胃，游離并切斷胃結腸韌帶，向后向上翻轉胃，向后翻轉十二指腸，向下翻開橫結腸，充分暴露呈灰紅色的胰腺組織，探查胰腺及周圍組織器官的毗鄰關系，并沿腹腔干進行血管分離，找到胰腺的供血動脈。腹腔探查完成后，從耳緣靜脈進行空氣注射，處死實驗動物，取胰腺、心、肝、脾、肺、腎、十二指腸以及胰腺周圍淋巴結，10%中性福爾馬林液固定,石蠟包埋，切片后行蘇木精-伊紅(HE)染色，觀察磁流體的分布和各器官的組織學形態。

2 結果

2.1 動物基本情況

介入手術后，實驗動物股動脈穿刺部位壓迫止血后縫合切口。6只試驗動物均存活，精神狀態尚可，手術切口恢復良好。

2.2 豬胰腺大體解剖及動脈血供

豬的胰腺組織解剖位置與人相似，位于腹膜后前腎旁間隙。前面隔網膜囊與胃相臨，后方有下腔靜脈、肝門靜脈和腹主動脈等通過，右邊與十二指腸相連，左端抵達脾門處。但是在形態上，豬胰腺大體可分為胰頭、胰右葉和胰左葉，與人的頭、頸、體、尾分法有所不同，區別在于人類胰頭下部向左側突出的鉤突，豬則為與十二指腸伴行，長約8～10 cm的胰右葉。胰腺的動脈供血系統較為復雜，總的來說可分為腹腔干動脈分支及腸系膜上動脈分支，豬與人的胰腺動脈血供極其相似。大體解剖結合動脈造影可知，豬胰腺左葉的血供主要來源于脾動脈發出的分支，進入胰腺后形成一支橫貫胰腺左葉的血管，沿途發出多條小血管供應胰腺組織。豬胰頭和胰右葉則主要由肝動脈的胃十二指腸動脈分支胰十二指腸上動脈及腸系膜上動脈分支胰十二指腸下動脈所形成的網絡供血系統供血。

2.3 胰腺組織肉眼觀察結果

磁流體注射后第6天，采用空氣栓塞法處死實驗動物，取胰腺、胰腺周圍淋巴結以及心、肝、脾、肺、腎、十二指腸等器官。從大體結構觀察，經動脈注射了磁流體的胰腺左葉輕度腫脹，顏色稍紅，其他內臟器官形態及顏色無異常。

2.4 病理檢查結果

病理檢查結果顯示，在注射了磁流體的胰腺左葉、血管及組織間隙內發現了大量的磁流體沉積，組織結構正常，少量淋巴細胞浸潤，部分血管周圍有纖維組織增生。沉積的磁流體主要是沿血管走形方向分布，胰腺右葉及胰頭等未注射磁流體的胰腺組織中未發現有磁流體沉積，組織結構正常，亦無炎癥細胞浸潤。同樣，心、肝、脾、肺、腎、十二指腸等組織內也未發現明顯的磁流體分布，無炎癥細胞浸潤，組織結構正常。

3 討論

磁流體具有在外加交變磁場下通過磁滯現象、neel 松弛等物理特性產熱的性能，近年來很多學者研究將磁流體作為腫瘤熱療的治療劑使用，并提出了磁流體熱療(magnetic fluid hyperthermia,MFH)的概念[7]。由于磁性材料介導的磁靶向熱療是1種純物理療法，所以，從理論上說，該治療方法沒有器官特異性，適用于多種腫瘤的熱療。磁流體用于腫瘤熱療是近年來腫瘤熱療的1個研究熱點和前沿，已經有將磁流體應用于神經膠質瘤[8]、肝癌[9]、惡性黑色素瘤[10]、前列腺癌[11]等腫瘤動物模型熱療并取得良好治療效果的實驗研究報道。在以往的研究中，人們通常用腫瘤內直接注射或動脈注射給藥，針對比較表淺的腫瘤或動物皮下腫瘤模型，人們往往采用瘤內直接注射的方式給藥，而在位置較深的組織器官的腫瘤則多采取動脈灌注的方式給藥，比如肝臟和腎臟的腫瘤。胰腺的位置較深，經皮穿刺注射磁流體存在一定困難，所以實驗采用動脈介入的方式，經胰腺供血動脈向胰腺內注射磁流體，旨在探索可行的胰腺介入方式，并觀察磁流體動脈注射后在動物胰腺和全身的分布。

介入過程中，我們采用seldinger法從股動脈進針，由于豬的股動脈解剖位置和走形跟人有所差異，所以在實驗過程中，為了股動脈暴露充分，我們對其進行了鈍性分離。豬胰腺的血供主要來源于腹腔干的分支，這一點和人是一樣的，在介入過程中，先將SP管經腹主動脈在導絲引導下引入腹腔干。此時行泛影葡胺造影，顯示腹腔干及其分支血管的走形，可以看到腹腔干分化為肝動脈和脾動脈兩條主干，脾動脈沿其走行方向發出一些分支血管供應胰腺右葉的大部分。肝動脈向下分化為肝固有動脈和胃十二指腸動脈，胃十二指腸動脈再分出胰十二指腸上動脈供應胰體，胰腺左葉以及十二指腸上部。在此，我們可選擇2條介入途徑：經脾動脈到達胰腺左葉，經胰十二指腸上動脈到達胰體及胰右葉(在人則為胰頭部)。預實驗中我們比較了經脾動脈和經胰十二指腸動脈2種介入途徑，發現經胰十二指腸動脈途徑在操作上難度較大，主要是由于其血管分支細，介入路徑曲折較多，給SP 管的引入帶來一定的難度，而經脾動脈途徑則相對容易得多。所以我們采用經脾動脈途徑，通過數字減影確定SP管到達脾動脈胰腺分支時，抽出導絲，向管內灌注濃度100 mg/ml的Fe3O4磁流體1ml。

以往的實驗研究中，學者們在肝臟[12]或腎臟[13]經動脈灌注磁流體的時候，為了使靶組織或器官內的磁流體濃度較高，多采用磁流體混合碘化油或氰基丙烯酸丁酯后進行灌注栓塞，這樣做的結果是保證了灌注部位的磁流體高濃度沉積，但同時也不可避免的造成了動脈血管的嚴重栓塞。本實驗中，我們嘗試不加栓塞劑，直接注射磁流體。從實驗結果看，灌注血管分布的胰腺組織內有大量的磁流體沉積，且與周圍形成明顯的分界，磁流體主要沿血管走形的方向分布，可見經胰腺供血動脈灌注磁流體也能使其較好地在靶組織內。其他臟器內看不到明顯的磁流體沉積，但不排除少量磁流體隨血流向其他組織器官擴散的可能，磁流體在體內的代謝情況有待于更進一步的實驗研究。

經動脈介入向胰腺灌注磁流體后，在介入血管分布范圍的胰腺組織有少量炎癥細胞浸潤，與 Moroz等行豬肝臟及腎臟栓塞實驗的結果類似，磁流體在灌注栓塞了相應靶器官后，主要是巨噬細胞對磁流體的吞噬作用，并沒有發生嚴重的壞死，體現了機體對異物的排除作用。在沒有灌注磁流體的胰腺右葉和胰頭，以及心、肝、脾、肺、腎、以及十二指腸等組織器官，看不到有磁流體分布，也沒有炎癥反應和組織損傷，說明介入法經胰腺供血動脈向胰腺內灌注磁流體并沒有影響這些組織器官的功能形態，具有較好的安全性。

磁靶向熱療的優越性在于將磁感應性材料適行分布于腫瘤組織后，在外加交變磁場的作用下，通過加熱磁性材料達到殺死腫瘤細胞而又不損傷周圍組織，因此，熱療的靶向性取決于磁性材料在組織的分布。通過動脈介入方式向胰腺內灌注熱療用Fe3O4磁流體可以使其靶向性的聚集在灌注部位胰腺組織，能滿足外加交變磁場的加熱需求，且機體能較好的耐受磁流體的動脈注射，該方法可用于更進一步的胰腺癌經供血動脈介入注射磁流體進行靶向熱療的研究。

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