动脉介入法向猪胰腺注射Fe3O4磁流体

吕加令 耿计伟 缪延栋 李秋恬 王 苗 武治国 高嫦娥 洪 敏 董 坚

胰腺癌是1种恶性程度高、预后极差的消化道恶性肿瘤[1]。目前胰腺癌的手术切除率仅10%[2]，对放、化疗的敏感性也较低。热疗是指将肿瘤区温度加热到41℃以达到治疗肿瘤的方法[3]，是肿瘤综合治疗方法之一。新兴的磁靶向热疗(magnetic targeting hyperthermia,MTH))将具有磁感应性产热的磁性材料适形置入肿瘤组织内，在外加交变磁场的作用下，通过磁滞现象、neel松弛或涡流效应使导入癌灶的磁性材料产热，从而达到靶向肿瘤热疗的目的[4]，具有加热效果确切，并发症少的优点。磁流体(magnetic fluid，MF)具有液体的流动性和在交变磁场下感应产热的性能，是目前研究肿瘤磁靶向热疗常用的磁性材料之一[5]，这种利用磁流体在交变磁场下感应产热治疗肿瘤的方法被称为磁流体热疗(magnetic fluid hyperthemia，MFH)[6]。本实验以猪作为实验动物，探讨通过动脉介入的方式向胰腺内注射磁流体的方法，并观察磁流体注射后在胰腺的分布以及组织损伤情况。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验动物，DLY仔猪6头，雄性3头，雌性3头，体重30～40 kg，购于昆明三农农牧有限公司；仪器设备为德国西门子Bicor plus双C臂数字减影血管造影机；磁流体为Fe3O4水基胶体溶液，购于安徽金科磁性液体有限公司,样品粒径范围为10～15 nm，平均粒径为12.5 nm。磁流体的原始浓度为200 mg/ml,取部分样品用蒸馏水稀释成100 mg/ml备用，使用前应用超声波处理15 min令Fe3O4粒子分布均匀；戊巴比妥钠粉剂，Genview分装，购于北京鼎国生物技术有限责任公司，用0.9%NaCl生理盐水配成3%浓度备用。

1.2 方法

1.2.1 麻醉 实验动物术前24 h禁食，术前12 h禁水以防止术中呕吐。静脉注射阿托品0.5 mg以减少腺体的分泌，肌内注射盐酸氯胺酮30 mg和安定(0.2 mg/kg)诱导麻醉后腹腔注射3%戊巴比妥钠(1 ml/kg)。麻醉生效后，于耳缘静脉置入留置针，建立静脉通路，缓慢滴注0.9%NaCl维持血管通畅。实验过程中若猪苏醒，减量追加3%戊巴比妥钠。

1.2.2 介入方法 动物麻醉后，固定在特制的木槽里面，备皮(腹股沟及大腿内侧皮肤)，手术钝性分离暴露股动脉，采用Seldinger技术置入5-F动脉鞘，在0.032英寸导丝引导下引入5-F combora导管，在透视下将导管缓慢送至腹腔干，注入76%泛影葡胺行数字键影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)，明确血管走形后引入SP管，在导丝引导下，将SP管经脾动脉导入至胰背动脉开口处，注入泛影葡胺造影，确定导管已经超选择性进入胰背动脉后，缓慢注入磁流体(Fe3O4,100 mg/ml)1 ml。术后拔管拔鞘，按压止血后缝合股动脉切口，无菌纱布加压包扎，送回实验动物中心饲养，伤口隔日换药。动物麻醉苏醒后予以正常饮食，为防止伤口感染，每次食物中添加氨苄青霉素0.5 g，同时每日肌肉注射16万U硫酸庆大霉素两次。

1.2.3 胰腺解剖及病理学检查 介入完成后第6天，麻醉动物，取上腹部正中切口入腹,暴露胃，游离并切断胃结肠韧带，向后向上翻转胃，向后翻转十二指肠，向下翻开横结肠，充分暴露呈灰红色的胰腺组织，探查胰腺及周围组织器官的毗邻关系，并沿腹腔干进行血管分离，找到胰腺的供血动脉。腹腔探查完成后，从耳缘静脉进行空气注射，处死实验动物，取胰腺、心、肝、脾、肺、肾、十二指肠以及胰腺周围淋巴结，10%中性福尔马林液固定,石蜡包埋，切片后行苏木精-伊红(HE)染色，观察磁流体的分布和各器官的组织学形态。

2 结果

2.1 动物基本情况

介入手术后，实验动物股动脉穿刺部位压迫止血后缝合切口。6只试验动物均存活，精神状态尚可，手术切口恢复良好。

2.2 猪胰腺大体解剖及动脉血供

猪的胰腺组织解剖位置与人相似，位于腹膜后前肾旁间隙。前面隔网膜囊与胃相临，后方有下腔静脉、肝门静脉和腹主动脉等通过，右边与十二指肠相连，左端抵达脾门处。但是在形态上，猪胰腺大体可分为胰头、胰右叶和胰左叶，与人的头、颈、体、尾分法有所不同，区别在于人类胰头下部向左侧突出的钩突，猪则为与十二指肠伴行，长约8～10 cm的胰右叶。胰腺的动脉供血系统较为复杂，总的来说可分为腹腔干动脉分支及肠系膜上动脉分支，猪与人的胰腺动脉血供极其相似。大体解剖结合动脉造影可知，猪胰腺左叶的血供主要来源于脾动脉发出的分支，进入胰腺后形成一支横贯胰腺左叶的血管，沿途发出多条小血管供应胰腺组织。猪胰头和胰右叶则主要由肝动脉的胃十二指肠动脉分支胰十二指肠上动脉及肠系膜上动脉分支胰十二指肠下动脉所形成的网络供血系统供血。

2.3 胰腺组织肉眼观察结果

磁流体注射后第6天，采用空气栓塞法处死实验动物，取胰腺、胰腺周围淋巴结以及心、肝、脾、肺、肾、十二指肠等器官。从大体结构观察，经动脉注射了磁流体的胰腺左叶轻度肿胀，颜色稍红，其他内脏器官形态及颜色无异常。

2.4 病理检查结果

病理检查结果显示，在注射了磁流体的胰腺左叶、血管及组织间隙内发现了大量的磁流体沉积，组织结构正常，少量淋巴细胞浸润，部分血管周围有纤维组织增生。沉积的磁流体主要是沿血管走形方向分布，胰腺右叶及胰头等未注射磁流体的胰腺组织中未发现有磁流体沉积，组织结构正常，亦无炎症细胞浸润。同样，心、肝、脾、肺、肾、十二指肠等组织内也未发现明显的磁流体分布，无炎症细胞浸润，组织结构正常。

3 讨论

磁流体具有在外加交变磁场下通过磁滞现象、neel 松弛等物理特性产热的性能，近年来很多学者研究将磁流体作为肿瘤热疗的治疗剂使用，并提出了磁流体热疗(magnetic fluid hyperthermia,MFH)的概念[7]。由于磁性材料介导的磁靶向热疗是1种纯物理疗法，所以，从理论上说，该治疗方法没有器官特异性，适用于多种肿瘤的热疗。磁流体用于肿瘤热疗是近年来肿瘤热疗的1个研究热点和前沿，已经有将磁流体应用于神经胶质瘤[8]、肝癌[9]、恶性黑色素瘤[10]、前列腺癌[11]等肿瘤动物模型热疗并取得良好治疗效果的实验研究报道。在以往的研究中，人们通常用肿瘤内直接注射或动脉注射给药，针对比较表浅的肿瘤或动物皮下肿瘤模型，人们往往采用瘤内直接注射的方式给药，而在位置较深的组织器官的肿瘤则多采取动脉灌注的方式给药，比如肝脏和肾脏的肿瘤。胰腺的位置较深，经皮穿刺注射磁流体存在一定困难，所以实验采用动脉介入的方式，经胰腺供血动脉向胰腺内注射磁流体，旨在探索可行的胰腺介入方式，并观察磁流体动脉注射后在动物胰腺和全身的分布。

介入过程中，我们采用seldinger法从股动脉进针，由于猪的股动脉解剖位置和走形跟人有所差异，所以在实验过程中，为了股动脉暴露充分，我们对其进行了钝性分离。猪胰腺的血供主要来源于腹腔干的分支，这一点和人是一样的，在介入过程中，先将SP管经腹主动脉在导丝引导下引入腹腔干。此时行泛影葡胺造影，显示腹腔干及其分支血管的走形，可以看到腹腔干分化为肝动脉和脾动脉两条主干，脾动脉沿其走行方向发出一些分支血管供应胰腺右叶的大部分。肝动脉向下分化为肝固有动脉和胃十二指肠动脉，胃十二指肠动脉再分出胰十二指肠上动脉供应胰体，胰腺左叶以及十二指肠上部。在此，我们可选择2条介入途径：经脾动脉到达胰腺左叶，经胰十二指肠上动脉到达胰体及胰右叶(在人则为胰头部)。预实验中我们比较了经脾动脉和经胰十二指肠动脉2种介入途径，发现经胰十二指肠动脉途径在操作上难度较大，主要是由于其血管分支细，介入路径曲折较多，给SP 管的引入带来一定的难度，而经脾动脉途径则相对容易得多。所以我们采用经脾动脉途径，通过数字减影确定SP管到达脾动脉胰腺分支时，抽出导丝，向管内灌注浓度100 mg/ml的Fe3O4磁流体1ml。

以往的实验研究中，学者们在肝脏[12]或肾脏[13]经动脉灌注磁流体的时候，为了使靶组织或器官内的磁流体浓度较高，多采用磁流体混合碘化油或氰基丙烯酸丁酯后进行灌注栓塞，这样做的结果是保证了灌注部位的磁流体高浓度沉积，但同时也不可避免的造成了动脉血管的严重栓塞。本实验中，我们尝试不加栓塞剂，直接注射磁流体。从实验结果看，灌注血管分布的胰腺组织内有大量的磁流体沉积，且与周围形成明显的分界，磁流体主要沿血管走形的方向分布，可见经胰腺供血动脉灌注磁流体也能使其较好地在靶组织内。其他脏器内看不到明显的磁流体沉积，但不排除少量磁流体随血流向其他组织器官扩散的可能，磁流体在体内的代谢情况有待于更进一步的实验研究。

经动脉介入向胰腺灌注磁流体后，在介入血管分布范围的胰腺组织有少量炎症细胞浸润，与 Moroz等行猪肝脏及肾脏栓塞实验的结果类似，磁流体在灌注栓塞了相应靶器官后，主要是巨噬细胞对磁流体的吞噬作用，并没有发生严重的坏死，体现了机体对异物的排除作用。在没有灌注磁流体的胰腺右叶和胰头，以及心、肝、脾、肺、肾、以及十二指肠等组织器官，看不到有磁流体分布，也没有炎症反应和组织损伤，说明介入法经胰腺供血动脉向胰腺内灌注磁流体并没有影响这些组织器官的功能形态，具有较好的安全性。

磁靶向热疗的优越性在于将磁感应性材料适行分布于肿瘤组织后，在外加交变磁场的作用下，通过加热磁性材料达到杀死肿瘤细胞而又不损伤周围组织，因此，热疗的靶向性取决于磁性材料在组织的分布。通过动脉介入方式向胰腺内灌注热疗用Fe3O4磁流体可以使其靶向性的聚集在灌注部位胰腺组织，能满足外加交变磁场的加热需求，且机体能较好的耐受磁流体的动脉注射，该方法可用于更进一步的胰腺癌经供血动脉介入注射磁流体进行靶向热疗的研究。

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