呂加令 耿計(jì)偉 繆延棟 李秋恬 王 苗 武治國(guó) 高嫦娥 洪 敏 董 堅(jiān)

胰腺癌是1種惡性程度高、預(yù)后極差的消化道惡性腫瘤[1]。目前胰腺癌的手術(shù)切除率僅10%[2]，對(duì)放、化療的敏感性也較低。熱療是指將腫瘤區(qū)溫度加熱到41℃以達(dá)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(yīng)性產(chǎn)熱的磁性材料適形置入腫瘤組織內(nèi)，在外加交變磁場(chǎng)的作用下，通過(guò)磁滯現(xiàn)象、neel松弛或渦流效應(yīng)使導(dǎo)入癌灶的磁性材料產(chǎn)熱，從而達(dá)到靶向腫瘤熱療的目的[4]，具有加熱效果確切，并發(fā)癥少的優(yōu)點(diǎn)。磁流體(magnetic fluid，MF)具有液體的流動(dòng)性和在交變磁場(chǎng)下感應(yīng)產(chǎn)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(chǎng)下感應(yīng)產(chǎn)熱治療腫瘤的方法被稱為磁流體熱療(magnetic fluid hyperthemia，MFH)[6]。本實(shí)驗(yàn)以豬作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，探討通過(guò)動(dòng)脈介入的方式向胰腺內(nèi)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(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，DLY仔豬6頭，雄性3頭，雌性3頭，體重30～40 kg，購(gòu)于昆明三農(nóng)農(nóng)牧有限公司；儀器設(shè)備為德國(guó)西門子Bicor plus雙C臂數(shù)字減影血管造影機(jī)；磁流體為Fe3O4水基膠體溶液，購(gòu)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(yīng)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(gòu)于北京鼎國(guó)生物技術(shù)有限責(zé)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(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)前24 h禁食，術(shù)前12 h禁水以防止術(shù)中嘔吐。靜脈注射阿托品0.5 mg以減少腺體的分泌，肌內(nèi)注射鹽酸氯胺酮30 mg和安定(0.2 mg/kg)誘導(dǎo)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中若豬蘇醒，減量追加3%戊巴比妥鈉。

1.2.2 介入方法 動(dòng)物麻醉后，固定在特制的木槽里面，備皮(腹股溝及大腿內(nèi)側(cè)皮膚)，手術(shù)鈍性分離暴露股動(dòng)脈，采用Seldinger技術(shù)置入5-F動(dòng)脈鞘，在0.032英寸導(dǎo)絲引導(dǎo)下引入5-F combora導(dǎo)管，在透視下將導(dǎo)管緩慢送至腹腔干，注入76%泛影葡胺行數(shù)字鍵影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)，明確血管走形后引入SP管，在導(dǎo)絲引導(dǎo)下，將SP管經(jīng)脾動(dòng)脈導(dǎo)入至胰背動(dòng)脈開口處，注入泛影葡胺造影，確定導(dǎo)管已經(jīng)超選擇性進(jìn)入胰背動(dòng)脈后，緩慢注入磁流體(Fe3O4,100 mg/ml)1 ml。術(shù)后拔管拔鞘，按壓止血后縫合股動(dòng)脈切口，無(wú)菌紗布加壓包扎，送回實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心飼養(yǎng)，傷口隔日換藥。動(dòng)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(shí)每日肌肉注射16萬(wàn)U硫酸慶大霉素兩次。

1.2.3 胰腺解剖及病理學(xué)檢查 介入完成后第6天，麻醉動(dòng)物，取上腹部正中切口入腹,暴露胃，游離并切斷胃結(jié)腸韌帶，向后向上翻轉(zhuǎn)胃，向后翻轉(zhuǎn)十二指腸，向下翻開橫結(jié)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(guān)系，并沿腹腔干進(jìn)行血管分離，找到胰腺的供血?jiǎng)用}。腹腔探查完成后，從耳緣靜脈進(jìn)行空氣注射，處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，取胰腺、心、肝、脾、肺、腎、十二指腸以及胰腺周圍淋巴結(jié)，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(xué)形態(tài)。

2 結(jié)果

2.1 動(dòng)物基本情況

介入手術(shù)后，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物股動(dòng)脈穿刺部位壓迫止血后縫合切口。6只試驗(yàn)動(dòng)物均存活，精神狀態(tài)尚可，手術(shù)切口恢復(fù)良好。

2.2 豬胰腺大體解剖及動(dòng)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(wǎng)膜囊與胃相臨，后方有下腔靜脈、肝門靜脈和腹主動(dòng)脈等通過(guò)，右邊與十二指腸相連，左端抵達(dá)脾門處。但是在形態(tài)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(qū)別在于人類胰頭下部向左側(cè)突出的鉤突，豬則為與十二指腸伴行，長(zhǎng)約8～10 cm的胰右葉。胰腺的動(dòng)脈供血系統(tǒng)較為復(fù)雜，總的來(lái)說(shuō)可分為腹腔干動(dòng)脈分支及腸系膜上動(dòng)脈分支，豬與人的胰腺動(dòng)脈血供極其相似。大體解剖結(jié)合動(dòng)脈造影可知，豬胰腺左葉的血供主要來(lái)源于脾動(dòng)脈發(fā)出的分支，進(jìn)入胰腺后形成一支橫貫胰腺左葉的血管，沿途發(fā)出多條小血管供應(yīng)胰腺組織。豬胰頭和胰右葉則主要由肝動(dòng)脈的胃十二指腸動(dòng)脈分支胰十二指腸上動(dòng)脈及腸系膜上動(dòng)脈分支胰十二指腸下動(dòng)脈所形成的網(wǎng)絡(luò)供血系統(tǒng)供血。

2.3 胰腺組織肉眼觀察結(jié)果

磁流體注射后第6天，采用空氣栓塞法處死實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，取胰腺、胰腺周圍淋巴結(jié)以及心、肝、脾、肺、腎、十二指腸等器官。從大體結(jié)構(gòu)觀察，經(jīng)動(dòng)脈注射了磁流體的胰腺左葉輕度腫脹，顏色稍紅，其他內(nèi)臟器官形態(tài)及顏色無(wú)異常。

2.4 病理檢查結(jié)果

病理檢查結(jié)果顯示，在注射了磁流體的胰腺左葉、血管及組織間隙內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量的磁流體沉積，組織結(jié)構(gòu)正常，少量淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，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(fā)現(xiàn)有磁流體沉積，組織結(jié)構(gòu)正常，亦無(wú)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。同樣，心、肝、脾、肺、腎、十二指腸等組織內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)明顯的磁流體分布，無(wú)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，組織結(jié)構(gòu)正常。

3 討論

磁流體具有在外加交變磁場(chǎng)下通過(guò)磁滯現(xiàn)象、neel 松弛等物理特性產(chǎn)熱的性能，近年來(lái)很多學(xué)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(dǎo)的磁靶向熱療是1種純物理療法，所以，從理論上說(shuō)，該治療方法沒(méi)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(lái)腫瘤熱療的1個(gè)研究熱點(diǎn)和前沿，已經(jīng)有將磁流體應(yīng)用于神經(jīng)膠質(zhì)瘤[8]、肝癌[9]、惡性黑色素瘤[10]、前列腺癌[11]等腫瘤動(dòng)物模型熱療并取得良好治療效果的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道。在以往的研究中，人們通常用腫瘤內(nèi)直接注射或動(dòng)脈注射給藥，針對(duì)比較表淺的腫瘤或動(dòng)物皮下腫瘤模型，人們往往采用瘤內(nèi)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(dòng)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(jīng)皮穿刺注射磁流體存在一定困難，所以實(shí)驗(yàn)采用動(dòng)脈介入的方式，經(jīng)胰腺供血?jiǎng)用}向胰腺內(nèi)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(dòng)脈注射后在動(dòng)物胰腺和全身的分布。

介入過(guò)程中，我們采用seldinger法從股動(dòng)脈進(jìn)針，由于豬的股動(dòng)脈解剖位置和走形跟人有所差異，所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了股動(dòng)脈暴露充分，我們對(duì)其進(jìn)行了鈍性分離。豬胰腺的血供主要來(lái)源于腹腔干的分支，這一點(diǎn)和人是一樣的，在介入過(guò)程中，先將SP管經(jīng)腹主動(dòng)脈在導(dǎo)絲引導(dǎo)下引入腹腔干。此時(shí)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(dòng)脈和脾動(dòng)脈兩條主干，脾動(dòng)脈沿其走行方向發(fā)出一些分支血管供應(yīng)胰腺右葉的大部分。肝動(dòng)脈向下分化為肝固有動(dòng)脈和胃十二指腸動(dòng)脈，胃十二指腸動(dòng)脈再分出胰十二指腸上動(dòng)脈供應(yīng)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(jīng)脾動(dòng)脈到達(dá)胰腺左葉，經(jīng)胰十二指腸上動(dòng)脈到達(dá)胰體及胰右葉(在人則為胰頭部)。預(yù)實(shí)驗(yàn)中我們比較了經(jīng)脾動(dòng)脈和經(jīng)胰十二指腸動(dòng)脈2種介入途徑，發(fā)現(xiàn)經(jīng)胰十二指腸動(dòng)脈途徑在操作上難度較大，主要是由于其血管分支細(xì)，介入路徑曲折較多，給SP 管的引入帶來(lái)一定的難度，而經(jīng)脾動(dòng)脈途徑則相對(duì)容易得多。所以我們采用經(jīng)脾動(dòng)脈途徑，通過(guò)數(shù)字減影確定SP管到達(dá)脾動(dòng)脈胰腺分支時(shí)，抽出導(dǎo)絲，向管內(nèi)灌注濃度100 mg/ml的Fe3O4磁流體1ml。

以往的實(shí)驗(yàn)研究中，學(xué)者們?cè)诟闻K[12]或腎臟[13]經(jīng)動(dòng)脈灌注磁流體的時(shí)候，為了使靶組織或器官內(nèi)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(jìn)行灌注栓塞，這樣做的結(jié)果是保證了灌注部位的磁流體高濃度沉積，但同時(shí)也不可避免的造成了動(dòng)脈血管的嚴(yán)重栓塞。本實(shí)驗(yàn)中，我們嘗試不加栓塞劑，直接注射磁流體。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，灌注血管分布的胰腺組織內(nèi)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(jīng)胰腺供血?jiǎng)用}灌注磁流體也能使其較好地在靶組織內(nèi)。其他臟器內(nèi)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(kuò)散的可能，磁流體在體內(nèi)的代謝情況有待于更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。

經(jīng)動(dòng)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(xì)胞浸潤(rùn)，與 Moroz等行豬肝臟及腎臟栓塞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果類似，磁流體在灌注栓塞了相應(yīng)靶器官后，主要是巨噬細(xì)胞對(duì)磁流體的吞噬作用，并沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重的壞死，體現(xiàn)了機(jī)體對(duì)異物的排除作用。在沒(méi)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(méi)有炎癥反應(yīng)和組織損傷，說(shuō)明介入法經(jīng)胰腺供血?jiǎng)用}向胰腺內(nèi)灌注磁流體并沒(méi)有影響這些組織器官的功能形態(tài)，具有較好的安全性。

磁靶向熱療的優(yōu)越性在于將磁感應(yīng)性材料適行分布于腫瘤組織后，在外加交變磁場(chǎng)的作用下，通過(guò)加熱磁性材料達(dá)到殺死腫瘤細(xì)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(guò)動(dòng)脈介入方式向胰腺內(nèi)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(chǎng)的加熱需求，且機(jī)體能較好的耐受磁流體的動(dòng)脈注射，該方法可用于更進(jìn)一步的胰腺癌經(jīng)供血?jiǎng)用}介入注射磁流體進(jìn)行靶向熱療的研究。

[1] Rosenberg L,Lipsettm.Biotherapeutic approaches to panc-reatic cancer〔J〕.Expert Opin Biol Ther,2003,3(2):319.

[2] 郭春光,趙 平.胰腺癌分子靶向治療進(jìn)展〔J〕.癌癥進(jìn)展雜志，2008，6(1):24.

[3] Jordan A,Scholz R,Wust P,et al.Magnetic fluid hyperthermia (MFH):cancertreatment with AC magnetic field induced excitation of biocompatible superpara magnetic nanoparticles〔J〕.J Magn Magn Mater,1999,201(1-3):413.

[4] T Onur Tasci,Ibrahim Vargel,Anil Arat,et al.Focused RF hyperthermia using magnetic fluids〔J〕.Med Phys,2009,36(5):1905.

[5] 蔣秉植,楊健美.磁性液體材料的應(yīng)用〔J〕.化工新型材料,1994,4:1.

[6] Jordan A，Wust P,Scholz R，et a1.Effects of magnetic fluid hyperthermia(MFH)on C3H mammary carcinoma in vivo〔J〕.Int J Hyperthermia,1997，13(6)：587.

[7] Jordan A,Wust P,Scholz R,et al.Cellular uptake of magnetic fluid particles and their effects on human adenocarcinoma cells exposed to AC magnetic fields in vitro〔J〕.Int J Hyperthermia,1996,12(6)∶705.

[8] Andreas Jordan,Regina Scholz,Klaus Maier-Hauff,et al.The effect of thermotherapy using magnetic nanoparticles on rat malignant glioma〔J〕.Journal of Neuro-Oncology,2006,78:7.

[9] Paul Moroz,Stephen K Jones,Jillean Winter,et al.Targeting liver tumors with hyperthermia:ferromagnetic embolization in a rabbit liver tumor model〔J〕.Journal of Surgical Oncology,2001,78:22.

[10] Akira Ito,Fumiko Matsuoka,Hiroyuki Honda，et al.Antitumor effects of combined therapy of recombinant heat shock protein 70 and hyperthermia using magnetic nanoparticles in an experimental subcutaneous murine melanoma〔J〕.Cancer Immunol Immunother,2004,53:26.

[11] Manfred Johannsen,Burghard Thiesen,Andreas Jordan,et al.Magnetic fluid hyperthermia (MFH)reduces prostate cancer growth in the orthotopic dunning R3327 rat model〔J〕.The Prostate,2005,64:283.

[12] Paul Moroz,Cecily Metcalf,Bruce N Gray.Histologic analysis of liver tissue following hepatic arterial infusion of ferromagnetic particles in a rabbit tumour model〔J〕.BioMetals,2003,16:455.

[13] Shigeyuki Takamatsu,Osamu Matsui.Selective induction hyperthermia following transcatheter arterial embolization with a mixture of nano-sized magnetic particles (ferucarbotran) and embolic materials:feasibility study in rabbits〔J〕.Radiat Med,2008,26:179.