血管内32P放射治疗减少血管损伤后内膜增生的实验研究
作者：毛家亮 黄定九 彭延申 袁济民 陈克敏 胡建达 王彬尧 朱顺和 章隆泉
单位：毛家亮(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；黄定九(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；彭延申(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；袁济民(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；陈克敏(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；王彬尧(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；朱顺和(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)
关键词：
中国介入心脏病学杂志000219 【摘要】 目的 研究血管内放射源照射对损伤血管增生反应的影响。方法 30只常规喂养新西兰大白兔，用大于血管直径的球囊过度扩张兔双髂动脉(球囊/血管=1.54∶1)，造成血管壁损伤，同时在扩张的球囊中灌注放射性32P进行一侧损伤血管内照射，一侧血管单纯扩张作自身对照。按不同照射剂量分成三组:10Gy、20Gy和40Gy，每组10只。在扩张前后进行血管造影，4周后再次血管造影同时处死动物取双髂动脉作平滑肌细胞、弹力纤维和胶原纤维染色，观察血管受损后放射对血管腔径及其管壁增生的影响。结果 4周后血管造影显示，三组兔髂动脉扩张损伤后均发生一定程度的狭窄反应(P<0.001)。血管内照射一侧与对照侧比较，血管狭窄程度无明显差异(P>0.05)。病理组织分析, 10Gy组照射一侧血管内膜增生与对照侧比较无差异(P>0.05)， 而20Gy和40Gy二组照射一侧血管内膜增生较对照侧血管减少(P<0.001,P<0.04),但二组间比较内膜增生减少无差异(P>0.05)。结论 过度扩张兔髂动脉可产生再狭窄样反应， 血管内放射在20Gy到40Gy照射剂量时能减少血管损伤后内膜增生，但血管损伤后狭窄程度未受影响。
, 百拇医药
Study on the interference from radiation to
the arterial response of injury
Mao Jialiang，Huang Dingjiu， Ben Yanshen
(Department of Cardiology, Renji Hospital, Shanghai Second Medical University, Shanghai 200001)
【Abstract】 Objective This study was to evaluate the effects of endovascular irradiation on the proliferation response of injured artery. Methods The bilateral iliac arteries of thirty normal fed New Zealand white rabbits were injured by balloon overdilatation (balloon to artery ratio was 1.54∶1). In one iliac artery endovascular irradiation was carried out by a perfusion balloon inflated with 32 P solution. The contralateral iliac artery served as an intraanimal control. Three doses schedules were studied: 10Gy, 20Gy and 40Gy, 10 rabbits per group. Digital angiographic image was made before and after balloon overdilatation as well as at the end of 4 week follow up. Subsequently, the iliac arteries injured were excised to be stained with weigert-massion for hisopathologic analysis. Results The iliac arteries injury of three group rabbits showed certain stenosis at the end of 4 week follow up (P<0.001). The irradiated arterial diameter did not significantly decreased compared with the control (P>0.05). Histopathologic analysis of irradiated arteries exhibited the decreased neointimal proliferation compared with the control both in 20Gy and 40Gy high dose radiation groups (P<0.001, P<0.04). This effect was not observed in 10Gy low dose radiation group. But there was not significant difference neointimal proliferation decreasing between arteries treated with the 20Gy or 40Gy (P>0.05). Conclusion The experimental restenosis-like model can be established using overstretch balloon to injure the iliac artery of normal diet rabbit. The dose from 20Gy to 40Gy of endovascular irradiation inhibited neointimal proliferation after artery injury. The improvement of arterial stenosis was not observed.
, 百拇医药
【Key words】 Overstretch Artery injury Endovascular irradiation Neointimal proliferation Restenosis
对经皮冠状动脉血管成形术(PTCA)后引起的再狭窄问题迄今仍是心血管领域研究的重点之一。本研究用球囊过度扩张法损伤兔髂动脉，向球囊内灌注32P放射源进行血管内照射，观察局部放射治疗对血管损伤后管壁增生的影响。
材料与方法
一、实验动物
常规饲养实验新西兰大白兔30只，体重(2.5～3.5)kg，雌雄不拘，根据照射剂量的不同随机分成三组:10Gy,20Gy和40Gy, 每组10只。
二、放射源
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采用医用放射源磷酸钠(32P, 中国原子能科学研究院同位素所生产)，产生纯β射线,半衰期为14.3天，最大能量为1.7 MeV，平均能量为0.69 MeV，在组织中平均射程为4 mm，剂量浓度为(31～86)mCi/ml。
三、血管损伤和血管内照射方法
将兔经静脉注入麻醉后，经右侧颈总动脉将5F造影导管插入髂动脉分叉上方约2 cm处造影，然后用3.0/20 mm球囊扩张导管分别插入双髂动脉进行扩张, 压力为4 atm, 扩张球囊与血管之比平均为1.54∶1。取液相32P 0.5 ml灌注到球囊内再加压扩张可使液体充盈量达95%以上，在一侧髂动脉血管内同时进行球囊扩张和局部照射，照射时间根据放射源浓度按照不同照射剂量,用Amols计算方法进行调节(0.14 cGy/s/mCi/ml)[1]，时间在5到10分钟。另一侧髂动脉不照射只灌注肝素生理盐水扩张做自身对照。扩张后按上述方法再造影一次。结束后结扎颈动脉，80万单位青霉素干粉倒入切开处，缝合皮肤。术后常规饲养，前三天每天庆大霉素4万单位肌注预防感染。
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四、采集制备标本及病理组织染色
4周后以上述同样方法分离左侧颈总动脉，进行双髂动脉造影，造影结束后放血处死动物，打开腹腔，根据造影摄片剪取处理过的双髂动脉连同一段腹主动脉，用10%中性福尔马林液以100 mmH2O灌注15 min,置入10%中性福尔马林液固定24～48 h后将每条髂动脉等分切成三段，常规病理切片，用weigert-masson改良法染色，使血管弹力纤维呈深紫色，平滑肌细胞呈桔红色，胶原纤维呈绿色，细胞核呈红色。
五、血管造影分析及病理切片图像分析
采用DSA造影机中自动血管分析系统测量软件(AVA系统)，测量扩张前后及术后4周血管最小直径及平均直径。采用德国远东ZEISS公司的KS400图像分析系统测量计算病理切片血管腔面积、内膜、中膜和外膜面积，每条处理过的血管取三个切面进行测量，用其平均值。
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六、统计方法
所有数据以
±s表示，统计学差异用配对t检验，以P<0.05为差异有显著性。
结 果
一、血管造影管腔直径变化分析
各组放射一侧髂动脉和对照侧髂动脉，在扩张后即刻血管最小腔径及平均腔径均明显增加，与扩张前比较有明显差异(P<0.001)。4周后血管造影两者腔径均明显减小，与扩张前和扩张即刻比较有明显差异(P<0.001)。但各组放射一侧髂动脉与对照侧髂动脉之间比较，扩张前后及4周后随访，血管最小腔径及平均腔径变化均无明显差异(P>0.05)。
二、血管病理图像分析
10Gy组兔受照射一侧髂动脉内膜增生与对照侧髂动脉比较无差异(P>0.05),20Gy和40Gy二组照射一侧髂动脉内膜增生与对照侧髂动脉比较有减少(P<0.001,P<0.04),但40Gy组内膜增生减少(照射侧内膜/对照侧内膜)与20Gy组比较无差异(0.61±0.17 vs 0.67±0.21,P>0.05)。三组兔髂动脉照射一侧血管与对照侧中膜、外膜比较无差异(P>0.05)。
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讨 论
再狭窄问题严重影响血管成形术后的疗效，多年来虽经各种努力但始终未取得预防良策。目前，预防再狭窄较为有效的方法是血管内支架，能减少再狭窄发生率30%。但支架后内膜增殖[2]，仍会造成再狭窄。
与以往研究各种制剂抑制内膜增生的措施不同，放射对增生细胞影响是多方面的、非特异性的，放射的电离辐射作用于核酸、蛋白质合成，影响细胞分裂增殖的各个环节和时期使细胞增殖受到抑制甚至死亡，且这种作用随细胞增殖分裂活动增强而增大[3]。
本研究10Gy照射剂量组动物模型双髂动脉内膜增生比较差异无显著性，早期研究表明放射对组织细胞的影响随照射剂量不同有双重作用，当照射剂量<10Gy时能刺激细胞增殖，结果反而会使内膜增生[4]，这可能是该剂量的放射只是加重了组织细胞的损伤程度而不是达到“破坏”程度。
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本研究用产生纯β射线的32P放射源灌注PTCA球囊内进行血管内照射，当剂量达到20Gy以上时能减少血管损伤后内膜增生。抑制内膜增生的放射线目前多用二种：γ射线和β射线，γ射线射程较长，能适应较大直径的血管，但其近距离组织生物效应较差，血管壁达到所需抑制内膜增生剂量的照射时间长，另γ射线穿透力强，辐射危害影响大，在治疗时需要特殊的介入治疗室及防护装置。而β射线放射源对近距离组织生物效应较好，血管壁达到所需照射剂量时间短，β射线穿透力弱，治疗时辐射危害影响小，可在普通介入治疗室使用。目前研究更倾向于应用β射线来预防血管再狭窄[5]。
血管内放射预防再狭窄的方法一般有放射性金属丝或血管内支架，其技术要求高方法复杂，利用PTCA导管球囊在血管成形术时直接灌注放射源进行血管内照射是一种值得探索的简便方法，此方法能紧贴血管壁进行照射，可以克服β射线因射程短而对管壁照射不均的缺点[1]。但本方法不利之处是一旦球囊在治疗时破裂，放射源会进入体内造成危害，另外，在照射同时血管内血流需阻断，照射时间不能太长。解决方法之一是选择生物半衰期和物理半衰期都较短的浓度较高放射源，如188Re,并控制灌注容积为最小(如本研究用0.5 ml就可将球囊充分充盈)，能使这种危害降到最低。
, 百拇医药
本研究结果虽然观察到，用PTCA导管球囊灌注高浓度32P达到20Gy～40Gy照射剂量时，能使血管损伤后内膜增生受到一定程度的抑制，但血管造影未见狭窄程度有明显改善，这可能是兔髂动脉反应性较高，血管回缩重塑对损伤血管的狭窄影响更大之故，加大照射剂量是否会改善血管狭窄值得进一步研究。但放射与支架结合使用可能是预防再狭窄更理想的方法[6]。
参考文献
1，Amol HI, Reinstein LE, Weiberger J. Dosimetry of a radioaction coronary balloon dilitation catheter for treatment of neointimal hyperplasia. Med Phys, 1996,23:1783-1788.
2，Carter AJ, Laird JR, Kufe WM, et al. Coronary stenting with a novel stainless steel balloon expendable stent: determinants of neointimal formation and changes in arterial geometry after placement in an atherasclerotic model. J Am Coll Cardiol, 1996,27:1270-1277.
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3，Waksman R. Local-cather-based ubtracoronary radiation therapy for restenosis. Am J Cardiol, 1996,78 (Suppl 3A):23-28.
4，Schwartz RS, Facc Koval TM, et al. Effect of external beam irradiation on neointimal hyperplasia after experimental coronary artery injury. J Am Coll Cardiol, 1992,19:1106-1113.
5，Teirstein PS. β-radiation to reduce restenosis. Circulation, 1997,95:1095-1097.
6，Moses JW, Ellis SG, Bailey SR, et al. Short-term (1 month) results of the dose respones IRIS feasibility study of a beta-particle-emitting radioisotope stent. J Am Coll Cardiol, 1998,31 (suppl A):350A.
(收稿日期:1999-11-19), 百拇医药
单位：毛家亮(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；黄定九(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；彭延申(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；袁济民(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；陈克敏(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；王彬尧(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)；朱顺和(200001 上海第二医科大学附属仁济医院)
关键词：
中国介入心脏病学杂志000219 【摘要】 目的 研究血管内放射源照射对损伤血管增生反应的影响。方法 30只常规喂养新西兰大白兔，用大于血管直径的球囊过度扩张兔双髂动脉(球囊/血管=1.54∶1)，造成血管壁损伤，同时在扩张的球囊中灌注放射性32P进行一侧损伤血管内照射，一侧血管单纯扩张作自身对照。按不同照射剂量分成三组:10Gy、20Gy和40Gy，每组10只。在扩张前后进行血管造影，4周后再次血管造影同时处死动物取双髂动脉作平滑肌细胞、弹力纤维和胶原纤维染色，观察血管受损后放射对血管腔径及其管壁增生的影响。结果 4周后血管造影显示，三组兔髂动脉扩张损伤后均发生一定程度的狭窄反应(P<0.001)。血管内照射一侧与对照侧比较，血管狭窄程度无明显差异(P>0.05)。病理组织分析, 10Gy组照射一侧血管内膜增生与对照侧比较无差异(P>0.05)， 而20Gy和40Gy二组照射一侧血管内膜增生较对照侧血管减少(P<0.001,P<0.04),但二组间比较内膜增生减少无差异(P>0.05)。结论 过度扩张兔髂动脉可产生再狭窄样反应， 血管内放射在20Gy到40Gy照射剂量时能减少血管损伤后内膜增生，但血管损伤后狭窄程度未受影响。
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Study on the interference from radiation to
the arterial response of injury
Mao Jialiang，Huang Dingjiu， Ben Yanshen
(Department of Cardiology, Renji Hospital, Shanghai Second Medical University, Shanghai 200001)
【Abstract】 Objective This study was to evaluate the effects of endovascular irradiation on the proliferation response of injured artery. Methods The bilateral iliac arteries of thirty normal fed New Zealand white rabbits were injured by balloon overdilatation (balloon to artery ratio was 1.54∶1). In one iliac artery endovascular irradiation was carried out by a perfusion balloon inflated with 32 P solution. The contralateral iliac artery served as an intraanimal control. Three doses schedules were studied: 10Gy, 20Gy and 40Gy, 10 rabbits per group. Digital angiographic image was made before and after balloon overdilatation as well as at the end of 4 week follow up. Subsequently, the iliac arteries injured were excised to be stained with weigert-massion for hisopathologic analysis. Results The iliac arteries injury of three group rabbits showed certain stenosis at the end of 4 week follow up (P<0.001). The irradiated arterial diameter did not significantly decreased compared with the control (P>0.05). Histopathologic analysis of irradiated arteries exhibited the decreased neointimal proliferation compared with the control both in 20Gy and 40Gy high dose radiation groups (P<0.001, P<0.04). This effect was not observed in 10Gy low dose radiation group. But there was not significant difference neointimal proliferation decreasing between arteries treated with the 20Gy or 40Gy (P>0.05). Conclusion The experimental restenosis-like model can be established using overstretch balloon to injure the iliac artery of normal diet rabbit. The dose from 20Gy to 40Gy of endovascular irradiation inhibited neointimal proliferation after artery injury. The improvement of arterial stenosis was not observed.
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【Key words】 Overstretch Artery injury Endovascular irradiation Neointimal proliferation Restenosis
对经皮冠状动脉血管成形术(PTCA)后引起的再狭窄问题迄今仍是心血管领域研究的重点之一。本研究用球囊过度扩张法损伤兔髂动脉，向球囊内灌注32P放射源进行血管内照射，观察局部放射治疗对血管损伤后管壁增生的影响。
材料与方法
一、实验动物
常规饲养实验新西兰大白兔30只，体重(2.5～3.5)kg，雌雄不拘，根据照射剂量的不同随机分成三组:10Gy,20Gy和40Gy, 每组10只。
二、放射源
, http://www.100md.com
采用医用放射源磷酸钠(32P, 中国原子能科学研究院同位素所生产)，产生纯β射线,半衰期为14.3天，最大能量为1.7 MeV，平均能量为0.69 MeV，在组织中平均射程为4 mm，剂量浓度为(31～86)mCi/ml。
三、血管损伤和血管内照射方法
将兔经静脉注入麻醉后，经右侧颈总动脉将5F造影导管插入髂动脉分叉上方约2 cm处造影，然后用3.0/20 mm球囊扩张导管分别插入双髂动脉进行扩张, 压力为4 atm, 扩张球囊与血管之比平均为1.54∶1。取液相32P 0.5 ml灌注到球囊内再加压扩张可使液体充盈量达95%以上，在一侧髂动脉血管内同时进行球囊扩张和局部照射，照射时间根据放射源浓度按照不同照射剂量,用Amols计算方法进行调节(0.14 cGy/s/mCi/ml)[1]，时间在5到10分钟。另一侧髂动脉不照射只灌注肝素生理盐水扩张做自身对照。扩张后按上述方法再造影一次。结束后结扎颈动脉，80万单位青霉素干粉倒入切开处，缝合皮肤。术后常规饲养，前三天每天庆大霉素4万单位肌注预防感染。
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四、采集制备标本及病理组织染色
4周后以上述同样方法分离左侧颈总动脉，进行双髂动脉造影，造影结束后放血处死动物，打开腹腔，根据造影摄片剪取处理过的双髂动脉连同一段腹主动脉，用10%中性福尔马林液以100 mmH2O灌注15 min,置入10%中性福尔马林液固定24～48 h后将每条髂动脉等分切成三段，常规病理切片，用weigert-masson改良法染色，使血管弹力纤维呈深紫色，平滑肌细胞呈桔红色，胶原纤维呈绿色，细胞核呈红色。
五、血管造影分析及病理切片图像分析
采用DSA造影机中自动血管分析系统测量软件(AVA系统)，测量扩张前后及术后4周血管最小直径及平均直径。采用德国远东ZEISS公司的KS400图像分析系统测量计算病理切片血管腔面积、内膜、中膜和外膜面积，每条处理过的血管取三个切面进行测量，用其平均值。
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六、统计方法
所有数据以
±s表示，统计学差异用配对t检验，以P<0.05为差异有显著性。结 果
一、血管造影管腔直径变化分析
各组放射一侧髂动脉和对照侧髂动脉，在扩张后即刻血管最小腔径及平均腔径均明显增加，与扩张前比较有明显差异(P<0.001)。4周后血管造影两者腔径均明显减小，与扩张前和扩张即刻比较有明显差异(P<0.001)。但各组放射一侧髂动脉与对照侧髂动脉之间比较，扩张前后及4周后随访，血管最小腔径及平均腔径变化均无明显差异(P>0.05)。
二、血管病理图像分析
10Gy组兔受照射一侧髂动脉内膜增生与对照侧髂动脉比较无差异(P>0.05),20Gy和40Gy二组照射一侧髂动脉内膜增生与对照侧髂动脉比较有减少(P<0.001,P<0.04),但40Gy组内膜增生减少(照射侧内膜/对照侧内膜)与20Gy组比较无差异(0.61±0.17 vs 0.67±0.21,P>0.05)。三组兔髂动脉照射一侧血管与对照侧中膜、外膜比较无差异(P>0.05)。
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讨 论
再狭窄问题严重影响血管成形术后的疗效，多年来虽经各种努力但始终未取得预防良策。目前，预防再狭窄较为有效的方法是血管内支架，能减少再狭窄发生率30%。但支架后内膜增殖[2]，仍会造成再狭窄。
与以往研究各种制剂抑制内膜增生的措施不同，放射对增生细胞影响是多方面的、非特异性的，放射的电离辐射作用于核酸、蛋白质合成，影响细胞分裂增殖的各个环节和时期使细胞增殖受到抑制甚至死亡，且这种作用随细胞增殖分裂活动增强而增大[3]。
本研究10Gy照射剂量组动物模型双髂动脉内膜增生比较差异无显著性，早期研究表明放射对组织细胞的影响随照射剂量不同有双重作用，当照射剂量<10Gy时能刺激细胞增殖，结果反而会使内膜增生[4]，这可能是该剂量的放射只是加重了组织细胞的损伤程度而不是达到“破坏”程度。
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本研究用产生纯β射线的32P放射源灌注PTCA球囊内进行血管内照射，当剂量达到20Gy以上时能减少血管损伤后内膜增生。抑制内膜增生的放射线目前多用二种：γ射线和β射线，γ射线射程较长，能适应较大直径的血管，但其近距离组织生物效应较差，血管壁达到所需抑制内膜增生剂量的照射时间长，另γ射线穿透力强，辐射危害影响大，在治疗时需要特殊的介入治疗室及防护装置。而β射线放射源对近距离组织生物效应较好，血管壁达到所需照射剂量时间短，β射线穿透力弱，治疗时辐射危害影响小，可在普通介入治疗室使用。目前研究更倾向于应用β射线来预防血管再狭窄[5]。
血管内放射预防再狭窄的方法一般有放射性金属丝或血管内支架，其技术要求高方法复杂，利用PTCA导管球囊在血管成形术时直接灌注放射源进行血管内照射是一种值得探索的简便方法，此方法能紧贴血管壁进行照射，可以克服β射线因射程短而对管壁照射不均的缺点[1]。但本方法不利之处是一旦球囊在治疗时破裂，放射源会进入体内造成危害，另外，在照射同时血管内血流需阻断，照射时间不能太长。解决方法之一是选择生物半衰期和物理半衰期都较短的浓度较高放射源，如188Re,并控制灌注容积为最小(如本研究用0.5 ml就可将球囊充分充盈)，能使这种危害降到最低。
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本研究结果虽然观察到，用PTCA导管球囊灌注高浓度32P达到20Gy～40Gy照射剂量时，能使血管损伤后内膜增生受到一定程度的抑制，但血管造影未见狭窄程度有明显改善，这可能是兔髂动脉反应性较高，血管回缩重塑对损伤血管的狭窄影响更大之故，加大照射剂量是否会改善血管狭窄值得进一步研究。但放射与支架结合使用可能是预防再狭窄更理想的方法[6]。
参考文献
1，Amol HI, Reinstein LE, Weiberger J. Dosimetry of a radioaction coronary balloon dilitation catheter for treatment of neointimal hyperplasia. Med Phys, 1996,23:1783-1788.
2，Carter AJ, Laird JR, Kufe WM, et al. Coronary stenting with a novel stainless steel balloon expendable stent: determinants of neointimal formation and changes in arterial geometry after placement in an atherasclerotic model. J Am Coll Cardiol, 1996,27:1270-1277.
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3，Waksman R. Local-cather-based ubtracoronary radiation therapy for restenosis. Am J Cardiol, 1996,78 (Suppl 3A):23-28.
4，Schwartz RS, Facc Koval TM, et al. Effect of external beam irradiation on neointimal hyperplasia after experimental coronary artery injury. J Am Coll Cardiol, 1992,19:1106-1113.
5，Teirstein PS. β-radiation to reduce restenosis. Circulation, 1997,95:1095-1097.
6，Moses JW, Ellis SG, Bailey SR, et al. Short-term (1 month) results of the dose respones IRIS feasibility study of a beta-particle-emitting radioisotope stent. J Am Coll Cardiol, 1998,31 (suppl A):350A.
(收稿日期:1999-11-19), 百拇医药