優化硫酸鋇造影劑對小鼠血管造影效果觀察

錢鳳濤, 王成稷, 王 愷, 李 珺, 趙軼蕓, 袁益婷, 繆 祥

(中國科學院上海營養與健康研究所, 上海 200031)

自1895 年倫琴發現了X 射線，從此奠定了放射診療學的基礎。但由于血管的密度與機體相似，無法被描繪出來。1896 年科學家開始了對血管造影劑的研究[1,2], 1986 年Rees 等[3]優化了明膠一氧化鉛的灌注配方，成為血管灌注技術方面的“金標準”, 2006 年樓新法等[4]又將該配方進行了優化, 2010年鄒天樂等[5]使用硫酸鋇與乳膠配合的灌注配方，經大鼠皮動脈造影驗證其造影結果能與氧化鉛相當。但乳膠配制時需要使用氨水，具有刺激性。本文使用免洗手凝膠作為載體，對硫酸鋇造影劑的配方做了優化，并嘗試將該造影劑應用于小鼠血管造影。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

SPF 級雄性C57BL/6 小鼠25 只，體質量約25 g，購自上海斯萊克實驗動物有限公司[SCXK(滬)2017-0006]。小鼠飼養于中國科學院上海營養與健康研究所實驗動物平臺 SPF 級動物屏障設施[SYXK (滬) 2019-001]。

1.2 主要試劑和儀器

免洗手消毒凝膠購自上海利康消毒高科技有限公司(批號： 20180203)； 生理鹽水購自江西科倫藥業有限公司(批號C8111301)； 硫酸鋇購自青島紅蝶新材料有限公司(批號： 3180930)； 三溴乙醇購自上海沃凱化學試劑有限公司(批號： 20180912)； 肝素購自國藥集團(批號： 20180506)。

X-ray成像系統購自韓國Medikors公司, 型號InAlyzer； 體式顯微鏡購自德國Leica公司, 型號： EZ4；顯微手術鑷購自深圳瑞沃德生命科技有限公司, 規格： F11022-11。8-0 結扎線購自上海浦東金環醫療用品股份有限公司； 1 mL 注射器配0.4 mm針頭購自上海康德萊企業發展集團(批號K20170922)。

1.3 硫酸鋇混懸液的配置

根據實驗設計, 硫酸鋇混懸液由初選配方和優選配方兩次配制, 初選配方在優選配方的基礎上制定, 混懸液現配現用, 其中配方1～8的免洗手消毒凝膠均為5 mL 和生理鹽水均為1 mL，其中配方1～5 的硫酸鋇分別為1 g、3 g、5 g、7 g 和9 g,配方6～8 的硫酸鋇分別為3.5 g、4 g 和4.5 g。

1.4 動物分組

配方1～6 及配方8 各使用3 只小鼠，配方7使用4 只小鼠。

1.5 標本的灌注

配置體積分數4%三溴乙醇溶液, 按380 mg/kg計量進行腹腔注射麻醉，在小鼠進入深度麻醉，按壓腳趾無反應、生命體征尚存時進行實驗。于陰莖背靜脈注射600 IU/mL 肝素鈉0.5 mL，分離一側頸總靜脈，分離一側股動脈并預留結扎線，剪斷頸外靜脈作為血液流出口，于股動脈灌注硫酸鋇造影劑，灌注至注射器能感覺明顯阻力時停止灌注，結扎股動脈。灌注完成后，將血管外的硫酸鋇混懸液清理干凈。

1.6 X 射線成像

動脈灌注完成后將小鼠放入X-ray 成像系統中，選擇Analysis Mode 成像，成像的X 射線參數為電流： 1.25 mA，電壓： 50 kV。成像完成后反向處理圖像。

1.7 血管直徑測量

使用X-ray 成像系統中軟件自帶的測量程序測量小鼠血管直徑。

2 結果

2.1 血管造影

通過實驗發現，各配方均能對小鼠血管造影，但不同配方的造影效果各異(圖1)。

2.2 硫酸鋇造影劑的最佳配比

在初選配方時第3 組的成像結果較為清晰但血管較少； 第2組的血管較多但不夠清晰(圖1B、C),故在優選配方中對硫酸鋇的用量進行調整。經反復測試確定配方7(圖1G)為最佳配置比例。

配方7 可得到清晰的小鼠血管造影，包括小鼠的主動脈、腎動脈、頸動脈、股動脈以及更細的動脈血管等均清晰可見,經測量小鼠的頸動脈直徑約0.41～0.49 mm(圖2)。

3 討論

據鄒天樂等[5]報道, 乳膠-硫酸鋇配方可對大鼠皮動脈造影。陶友倫等[6]實驗表明, 400～500 g大鼠皮動脈直徑約(0.53±0.12) mm[6]。在本研究的最佳配方下, 可得到小鼠頸動脈的清晰圖像,經測量小鼠的頸動脈直徑約(0.45±0.04)mm(圖2)。血管造影的效果，取決于硫酸鋇混懸液的濃度、載體與硫酸鋇的比例、X 射線參數、灌注的力度和速度。

3.1 硫酸鋇的優點

臨床上常用的血管造影劑為碘普羅胺、碘異肽醇、碘苯六醇[7]，這些造影劑使用方便但造影時不能選擇性地只對動脈或靜脈造影。而使用氧化鉛或硫酸鋇可以選擇性對動脈或靜脈造影。氧化鉛斜方晶體粒徑為1～15 μm[5]，而硫酸鋇的直徑約為0.1～1 μm[12]，所以在理論上硫酸鋇可以進入直徑更細的血管。氧化鉛屬于二等毒物，硫酸鋇則無毒[8]，使用硫酸鋇作為造影劑更為安全，可避免氧化鉛帶來的鉛中毒危險。

A： 配方1； B： 配方2； C： 配方3； D： 配方4； E： 配方5； F： 配方 6； G： 配方7； H： 配方8圖 1 各配方的小鼠血管造影對比(以腹部為例)

A：頸部動脈；B：主動脈；C：腎動脈； D：股動脈圖2 小鼠血管造影最佳效果

3.2 載體的選擇

由于硫酸鋇的密度大于4.5，其自然沉降是無法避免的[9]，而在混懸液中加入一定量的載體可有效減緩其沉降[10]。本文采用免洗手消毒凝膠作為硫酸鋇的載體，免洗手消毒凝膠相較其他的載體，如乳膠、生粉、甲基纖維素等，其配制更簡便、價格低廉、無毒無害，而且在生活中十分常見。經過反復試驗及調整配方、得到了較好的成像效果。

3.3 影響硫酸鋇造影效果因素

3.2.1 硫酸鋇濃度 本次研究采用鋇餐，該鋇餐為粉末狀, 能夠很好與載體混合。研究發現硫酸鋇的濃度會直接影響成像的效果[11]。濃度越高,成像效果越好，成像的血管直徑越粗； 濃度越低,成像效果越差, 成像血管的直徑越細。究其原因,硫酸鋇在配置成混懸液后會形成團聚體[5], 濃度越高，硫酸鋇所形成的團聚體越大，導致其無法進入更細的血管，使小血管不能成像； 濃度越低，硫酸鋇所形成的團聚體越小，可以進入更細的血管，但由于硫酸鋇的濃度太低，無法完全阻擋X射線穿過，導致成像效果不清晰。在反復試驗后, 最終確定硫酸鋇配制比例為硫酸鋇4 g，免洗手消毒凝膠1 mL，生理鹽水5 mL。

3.2.2 X 射線參數 X 射線的成像質量與電壓、電流、曝光時間等有關[4]，本實驗使用ANALYSIS MODE拍攝, 成像的最佳參數均由設備自動選擇。

3.4 造影劑的灌注

硫酸鋇的灌注不同于臨床上的乳膠高壓灌注。灌注造影劑時，動作要輕柔，灌注速度不宜過快，如灌注時速度過快、用力過大會導致小鼠血管爆裂，造影劑流出會影響成像結果。

3.5 灌注血管的選擇

本實驗采用股動脈作為注射用血管，灌注前使用肝素鈉對小鼠全身的血液抗凝，剪斷頸外靜脈作為血管流出口。最大程度保證了小鼠血管成像的完整性。

經優化后的硫酸鋇灌注配方，可得到高質量的血管造影效果。該配方配置方便，成本低廉，不會對實驗人員及環境造成影響，在血管研究， 如腫瘤血管生成研究等領域不失為一種有效的造影方法。