兔髂動(dòng)脈腔內(nèi)照射預(yù)防血管成形術(shù)后再狹窄實(shí)驗(yàn)研究初報(bào)

1、    兔髂動(dòng)脈腔內(nèi)照射預(yù)防血管成形術(shù)后 再狹窄實(shí)驗(yàn)研究初報(bào)        摘要】目的評(píng)價(jià)兔髂動(dòng)脈內(nèi)近距離治療預(yù)防經(jīng)皮經(jīng)腔血管成形術(shù)(PTA)后再狹窄的可行性及作用。方法 29只兔髂動(dòng)脈進(jìn)行PTA后制成動(dòng)脈狹窄模型，4周后將狹窄病灶分為3個(gè)組：(1)8只作為對(duì)照組，僅作PTA；(2)9只PTA后192Ir腔內(nèi)照射10 Gy；(3)12只PTA后192Ir腔內(nèi)照射18 Gy。全部兔飼養(yǎng)4周后活殺，取病理組織學(xué)標(biāo)本進(jìn)行分析。結(jié)果新內(nèi)膜面積13組分別為(13.85

2、7;6.92) m2，(14.79±3.34) m2，(5.10±2.12) m2(P<0.05)；管腔面積13組分別為(4.24±1.49) m2，(3.58±3.37) m2，和(12.31±5.57) m2(P<0.05)；狹窄面積13組分別為(0.63±0.40) m2，(0.78±0.15) m2，(0.54±0.14) m2(P<0.05)；管腔壁最大厚度13組分別為(799.50±184.57) m，(891.60±137.00) m，(312.33±5

3、6.80) m(P<0.05)。對(duì)各組內(nèi)膜、中膜的平滑肌細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白(Actin)含量積分吸光度和單位平均吸光度的測(cè)定，18 Gy組數(shù)值明顯低于對(duì)照組及10 Gy組(P<0.05)；各組增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)染色陽性率，18 Gy組明顯低于10 Gy組及對(duì)照組(P<0.05)。結(jié)論血管腔內(nèi)192Ir-線照射在技術(shù)上可行，可在介入治療室中安全進(jìn)行。18 Gy能有效的抑制新內(nèi)膜的增生?！娟P(guān)鍵詞】經(jīng)皮經(jīng)腔血管成形術(shù)近距離治療放射治療預(yù)防再狹窄 Intra-arterial brachytherapy prevents restenosis in a rabbit iliac

4、 artery following percutaneous transluminal angioplastySHEN Wenjiang,WANG Junjie,YU Shiping,et al.Department of Radiation Oncology,First Hospital,Beijing Medical University, Beijing 100034【Abstract】ObjectiveTo evaluate the role of intra-arterial brachytherapy to prevent the iliac artery restenosis i

5、n the rabbit following percutaneous transluminal angioplasty (PTA). MethodsTwenty-nine iliac arteries in the rabbit underwent artery angiography. One segment of the iliac artery was chosen as the target for balloon injury and was built into an artery stenosis model. Four weeks later, the stenotic le

6、sions were divided into three groups. In eight and twelve rabbits, a ribbon of 192Ir was positioned at the target segment and 10 Gy,18 Gy was delivered at the vessel wall separately.Before that,overdilation balloon angioplasty had been performed at the irradiated segment.All animals survived and wer

7、e sacrificed on D 28. Histopathologic analysis was performed. ResultsIn the control group, the neointimal area (mean ±SD) was (13.85±6.92) m2 as compared with (14.79±3.34) m2 of the 10 Gy irradiated group and (5.10±2.12) m2in the 18 Gy group (P<0.05).In the control group, the

8、lumen area (mean ±SD) was (4.24±1.49) m2 as compared with (3.58±3.37) m2 of the 10 Gy group ， (12.31±5.57) m2 of the 18 Gy group (P<0.05).In the control group,the stenotic area (mean ±SD) was (0.63±0.40) m2 as compared with the (0.78±0.15) m2 of the 10 Gy group

9、and (0.54±0.14) m2 of the 18 Gy group (P<0.05).In the control group,the thickness (mean ±SD) of most lumen walls was (799.50±184.57) m as compared with (891.60±137.00) m of the 10 Gy group and (312.33±56.80) m of the 18 Gy group. In the 18 Gy group ,the mean integral abso

10、rbance and mean unit absorbance VSMCs actin were obviously less than the control and 10 Gy groups(P<0.05).In the 18 Gy group, PCNA positive rate of VSMCs was less than the control and 10 Gy groups(P<0.05).ConclusionsAdministration of intra-arterial irradiation with a 192Ir source is technicall

11、y feasible and compatible with an angioplasty laboratory environment .A dose of 18 Gy is able to effectively induce long-term inhibition of neointimal hyperplasia.【Key words】Percutaneous transluminal angioplastyBrachytherapyRadiotherapyRestenosis prevention經(jīng)皮經(jīng)冠脈腔血管成形術(shù)(percutaneous transluminal coron

12、ary angioplasty,PTCA)是治療冠心病的主要方式之一，但術(shù)后6個(gè)月內(nèi)30%60%的病人仍然會(huì)出現(xiàn)管腔再狹窄(RS)或閉塞。在預(yù)防PTCA后冠脈RS的基礎(chǔ)與臨床研究中，冠脈PTCA同時(shí)進(jìn)行管腔內(nèi)近距離治療的基礎(chǔ)與臨床研究最成功且引人注目。北京醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院腫瘤中心與心內(nèi)科介入治療組于1998年2月1998年6月進(jìn)行了兔髂動(dòng)脈經(jīng)皮經(jīng)腔血管成形術(shù)(percutaneous transluminal angioplasty,PTA)后血管腔內(nèi)放射治療，現(xiàn)將初步結(jié)果報(bào)告如下。1材料與方法1.1動(dòng)物模型的建立：新西蘭兔60只，性別不限，體重33.5 kg。年齡22.5個(gè)月。經(jīng)體檢合格后飼

13、以高膽固醇粉、高脂肪配制的混合飼料喂養(yǎng)2周，選一側(cè)髂動(dòng)脈行PTA手術(shù)，球囊擴(kuò)張損傷動(dòng)脈內(nèi)膜。再飼養(yǎng)高脂肪食物4周，使擴(kuò)張的髂動(dòng)脈形成動(dòng)脈內(nèi)膜高度增生及管腔狹窄。因麻醉意外、血管畸形及傳染病等原因，共死亡31只，實(shí)際結(jié)果僅29只。1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備：心血管造影介入治療機(jī)為西門子HS/KU數(shù)字減影心血管造影X線機(jī)。后裝治療機(jī)為中國核儀器總公司科霖眾醫(yī)學(xué)技術(shù)研究所為血管介入治療專門研制的HG-HDR-18改進(jìn)型后裝系統(tǒng)，用192Ir點(diǎn)源，放射源直徑0.9 mm，置源導(dǎo)管直徑1.0 mm，源活度1.52×1011 Bq，源粒長3 mm。實(shí)驗(yàn)計(jì)算劑量用的治療計(jì)劃系統(tǒng)為中國科學(xué)院大恒醫(yī)療設(shè)備有限公司

14、提供的美國NCI用于血管內(nèi)照射的軟件設(shè)備STAR-1000劑量測(cè)量分析系統(tǒng)，在蘋果機(jī)工作站中得出劑量分布后，移入后裝機(jī)計(jì)算實(shí)際每點(diǎn)駐留時(shí)間。1.3實(shí)驗(yàn)分組：兔髂動(dòng)脈內(nèi)膜擴(kuò)張損傷后4周，形成內(nèi)膜增生管腔狹窄，均經(jīng)血管造影證實(shí)管腔狹窄30%以上。將兔分成3個(gè)組：(1)對(duì)照組，僅做PTA，共8只；(2)腔內(nèi)照射10 Gy組，共9只；(3)腔內(nèi)照射18 Gy組，共12只。1.4實(shí)驗(yàn)方法：全部兔狹窄的髂動(dòng)脈給予PTA，球囊導(dǎo)管擴(kuò)張部位比狹窄管腔稍長，連續(xù)擴(kuò)張3次，每次5 KPa壓力，持續(xù)1分鐘。對(duì)照組只做PTA。放射治療組則在PTA后取出球囊導(dǎo)管，置入放射治療模擬源導(dǎo)絲，在X線屏幕上觀察治療位置準(zhǔn)確到位

15、后，輸入治療計(jì)劃，192Ir源活度1.41×1011 Bq，步進(jìn)距離4 mm，駐留點(diǎn)7個(gè)，靶區(qū)長23 mm，照射時(shí)間4451秒。放射治療2個(gè)組總劑量不同，照射時(shí)間不同。照射靶區(qū)超過RS區(qū)域每側(cè)35 mm。PTA放射治療后，取出導(dǎo)管，常規(guī)注射肝素鹽水及生理鹽水。用普通飼料飼養(yǎng)4周后殺死兔，取髂動(dòng)脈實(shí)驗(yàn)段，福爾馬林液固定，石蠟包埋，制成切片，HE染色或行免疫組化研究。1.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算：HE染色的每個(gè)標(biāo)本取2張切片，將各組的動(dòng)脈切片共58份輸入美國CMIAS-B象處理分析系統(tǒng)，2張切片取均值。分別觀察并計(jì)算血管內(nèi)膜、中膜面積，管腔面積和狹窄面積，以及管腔壁最大厚度等。上述數(shù)據(jù)用SPSS軟

16、件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，2個(gè)組間差異用t檢驗(yàn)，多組之間差異用Newman-keuls檢驗(yàn)，并采用線性回歸分析，。1.6免疫組化實(shí)驗(yàn)：用北京中山生物技術(shù)有限公司提供的免疫組化SP試劑盒，采用LSAB法檢測(cè)肌動(dòng)蛋白(Actin)及增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)的表達(dá)，用以觀察及評(píng)估血管壁平滑肌細(xì)胞的活性及增殖能力。實(shí)驗(yàn)步驟按試劑盒說明進(jìn)行。Actin免疫組化檢測(cè)是先在光學(xué)顯微鏡下選出染色反應(yīng)陽性區(qū)，然后由LEICAQ-550 IW計(jì)算機(jī)象分析系統(tǒng)測(cè)定單位平均吸光度和積分吸光度。PCNA免疫組化染色在光學(xué)顯微鏡高倍鏡下定量測(cè)定血管內(nèi)膜及中膜平滑肌細(xì)胞中PCNA陽性細(xì)胞數(shù)和平滑肌細(xì)胞的總數(shù)，求出二者的百分比。

17、2結(jié)果2.1對(duì)照組、管腔內(nèi)照射10 Gy及18 Gy共3個(gè)組標(biāo)本HE染色測(cè)量結(jié)果如表1。表1血管腔內(nèi)放射治療的形態(tài)學(xué)測(cè)量結(jié)果分組標(biāo)本數(shù)內(nèi)膜面積(m2)中膜面積(m2)管腔面積(m2)狹窄面積(m2)管腔壁最大厚度(m)對(duì)照組813.85±6.959.71±3.874.24±1.490.63±0.40799.50±184.5710 Gy組914.79±3.3410.35±3.523.58±3.370.78±0.15891.60±137.0018 Gy組125.10±2.129.54

18、77;3.6312.31±5.570.54±0.14312.33±56.80P值0.05*0.05*0.05*0.05*0.05*注：*：均為18 Gy組與對(duì)照組及10 Gy組的比較 統(tǒng)計(jì)分析顯示內(nèi)膜面積與狹窄面積呈正相關(guān)。2.2Actin與PCNA免疫組化染色定量分析如表2，3。表2各組內(nèi)膜、中膜平滑肌細(xì)胞中Actin含量積分吸光度和單位平均吸光度分組例數(shù)內(nèi)膜平滑肌細(xì)胞中膜平滑肌細(xì)胞積分吸光度單位平均吸光度積分吸光度單位平均吸光度對(duì)照組8346.80±80.640.36±0.03302.51±78.200.36±0.061

19、0 Gy組8416.23±82.560.42±0.06366.58±64.800.40±0.0418 Gy組888.06±22.640.16±0.0262.56±22.640.17±0.03P值0.010.050.010.05表3各組平滑肌細(xì)胞PCNA染色陽性百分比分組例數(shù)內(nèi)膜的PCNA陽性率(%)中膜的PCNA陽性率(%)對(duì)照組816.54±4.6017.58±4.2010 Gy組830.25±6.8228.61±8.5818 Gy組86.58±1.516.82&

20、#177;2.00P值0.050.01從表2，3可以看出，10 Gy組使內(nèi)膜和中膜平滑肌細(xì)胞的Actin，PCNA明顯增加，高于對(duì)照組，平滑肌細(xì)胞增生活躍；而18 Gy組平滑肌細(xì)胞的Actin，PCNA明顯降低，說明平滑肌細(xì)胞增生受到抑制。 3討論3.1血管成形術(shù)后再狹窄及其預(yù)防研究：冠脈粥樣硬化性心臟病PTCA后6個(gè)月RS發(fā)生率高達(dá)30%60%，預(yù)防RS的各種方法，如支架、旋切術(shù)、藥物、基因治療等，均未能得到令人滿意的結(jié)果1。從低劑量放射治療可以抑制瘢痕增生得到啟發(fā)，使放射治療專家與心內(nèi)科介入治療專家聯(lián)合進(jìn)行血管腔內(nèi)照射可以預(yù)防PTA后的RS2-4。從已經(jīng)發(fā)表的臨床研究可以看出血管腔內(nèi)照射可

21、以明顯減少PTA后的RS，隨機(jī)前瞻研究結(jié)果，RS發(fā)生率放射治療組7%17%，對(duì)照組42%54%，晚期減少指數(shù)(late loss index,LLI)放射治療組0.0%12.0%，對(duì)照組43%60%3。3.2PTCA或PTA后RS的機(jī)制：冠脈或周緣動(dòng)脈，包括股幗動(dòng)脈、腎動(dòng)脈狹窄、腎透析后的動(dòng)靜脈短路，PTCA或PTA后發(fā)生RS的機(jī)制是相同的，主要是管壁彈性回縮(recoil)，內(nèi)膜增殖及血管重塑(remodeling)。PTA后24小時(shí)之內(nèi)，損傷區(qū)域外膜有大量巨噬細(xì)胞及單核細(xì)胞聚集，并伴有血小板源性生長因子(PDGF)、成纖維生長因子(FGF)表達(dá)。1周內(nèi)炎性單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞與PDGF遍布血

22、管壁全層，刺激中膜平滑肌細(xì)胞(SMC)向內(nèi)膜遷移并發(fā)生增殖，3周6個(gè)月新內(nèi)膜形成增厚斑塊，致管腔狹窄加上血管壁損傷后形成的彈力回縮，加重了管腔狹窄5，6。3.3管腔內(nèi)放射治療抑制RS的機(jī)制：PTCA或PTA后RS的過程頗似冠脈粥樣硬化形成過程和瘢痕形成過程。放射治療抑制瘢痕及新生肉芽組織已為眾所周知。最近文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)認(rèn)為，放射治療還可抑制血管的彈性回縮與重塑，在PTCA或PTA后血管內(nèi)皮損傷后局部發(fā)生的炎細(xì)胞浸潤過程中，炎細(xì)胞中巨噬細(xì)胞及單核細(xì)胞對(duì)放射線最敏感，使新內(nèi)膜形成受到抑制5，6。放射線對(duì)SMC增殖、遷移的抑制，從免疫組化染色定量分析可以看出，10 Gy腔內(nèi)照射促進(jìn)Actin，PCNA的活

23、性增加，使SMC增殖亢進(jìn)；而18 Gy腔內(nèi)照射，使Actin，PCNA的活性明顯降低，SMC的增殖受到抑制。3.4血管腔內(nèi)照射劑量：已經(jīng)在許多文獻(xiàn)中報(bào)告，一般認(rèn)為從管壁表面下1 mm為基準(zhǔn)點(diǎn)，1次劑量15 Gy以上有抑制血管壁新內(nèi)膜形成及管壁重塑作用，若劑量10 Gy以下會(huì)引起血管壁新內(nèi)膜明顯增生，管腔明顯狹窄5-8。3.5血管腔內(nèi)使用的放射線源：目前所用的放射線有2種，線源與線源。線源用192Ir，防護(hù)較復(fù)雜；線源用32P，90Sr或90Y，188Re等，防護(hù)簡單，而且目前線已有液體源，采用氣囊充液的方法進(jìn)行放射治療4。本組實(shí)驗(yàn)采用192Ir籽粒源。3.6血管腔內(nèi)照射最關(guān)鍵的問題是劑量準(zhǔn)確性

24、，本組實(shí)驗(yàn)保證劑量準(zhǔn)確的幾點(diǎn)是：(1)使用美國NCI進(jìn)行血管腔內(nèi)照射的治療計(jì)劃系統(tǒng)(treatment planning system,TPS)，該系統(tǒng)已經(jīng)獲美國食品及藥品管理局(FDA)的認(rèn)可；(2)保證放射源位于血管管腔的中心，本組實(shí)驗(yàn)預(yù)定導(dǎo)管管腔內(nèi)徑為1.0 mm，放射源直徑為0.9 mm；(3)后裝治療機(jī)設(shè)有帶標(biāo)記物的模擬源(假源)，可在放射源置入前進(jìn)行行程核對(duì)；(4)后裝治療機(jī)預(yù)先進(jìn)行1 000次模擬施源演練，電子計(jì)算機(jī)操作準(zhǔn)確無誤。3.7血管內(nèi)放射的副作用包括：(1)工作人員所受劑量及安全性。本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行血管內(nèi)照射時(shí)，完全由電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)操作，工作人員隔室操縱，用劑量檢測(cè)儀測(cè)定操

25、縱室內(nèi)屬安全區(qū)域；(2)血管內(nèi)照射的宿主，文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)有可能發(fā)生假性動(dòng)脈瘤或血栓形成8。本組實(shí)驗(yàn)觀察兔放射治療后4周，病理形態(tài)檢查未發(fā)現(xiàn)上述副作用。4結(jié)論用192Ir-線源進(jìn)行兔髂動(dòng)脈內(nèi)照射預(yù)防PTA后RS的實(shí)驗(yàn)證明，兔髂動(dòng)脈內(nèi)照射18 Gy可以明顯預(yù)防RS；而腔內(nèi)照射10 Gy，會(huì)使動(dòng)脈內(nèi)膜增生，血管狹窄加重。血管內(nèi)照射未見任何副作用。志謝本工作得到劉兆平、霍勇的幫助，在此表示感謝。作者單位：申文江王俊杰于世平黎功陳星陳明100034北京醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院腫瘤治療中心參考文獻(xiàn)1Nath R, Roberts KB. Vascular irradiation for the prevention

26、 of restenosis after angioplasty：a new application for radiotherapy. Int J Radiat Oncol Biol phys,1996,36(4)：977-979.2Waksman R. Clinical trials in radiation therapy for restenosis: post, present and future. Vascul Radiother Monit,1998,1(1): 10-18.3Reducing restenosis with endovascular brachytherapyeditorial. MedPro Month,1998,8(1):