經大鼠尾動脈置鞘法建立介入通路的研究

高 群， 胡 深， 樊靜雯， 王大明

嚙齒類動物已發展成為準確描述疾病生物學基本過程不可或缺的工具[1]。隨著嚙齒類動物的大量應用，改良的成像技術(如CT和MR)已被廣泛用于小動物模型[2]。作為侵入性成像的技術之一，選擇性動脈插管聯合數字剪影血管造影術(Digital silhouette angiography，DSA)是能夠呈現實時藥物、細胞或器械時間和空間分辨的成像技術[3,4]。經頸動脈和股動脈選擇性插管是嚙齒類動物模型常用的血管途徑[5,6]。然而，經股動脈或頸動脈途徑引起的一側肢體或頸部的并發癥包括術后缺血、神經損傷、感染等也較為常見[7,8]。由此導致的動物行為學變化以及致死致殘率常常影響實驗效果的評估。因此，課題組探索成年大鼠尾動脈鞘管通路在介入動物模型制作中的優勢，設計出了一種便捷、可重復的介入操作方法。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 取清潔級雄性成年Sprague Dawley(SD)大鼠6只(北京維通利華實驗動物技術有限公司，許可證號：SCXK(京)2016-0006)，體重650 g～700 g。大鼠分籠飼養于安靜環境中，晝夜自然光照射，自由飲水，室溫控制在22 ℃～25 ℃，術前禁食12 h。所有操作均按照NIH指南進行，并經北京大學動物實驗倫理委員會批準(批準號：LA2021426)。

1.2 實驗設備及器械 數字減影血管造影機(Philips，荷蘭)，18G靜脈留置針外套管(BD，美國)，直徑0.035英寸(0.87 mm)的導絲(泰爾茂，9F股動脈穿刺包)，碘克沙醇(320 mgI/ml)，造影微導管(Marathon microcatheter 1.5F/2.7F)及微導絲(Mirage Hydropphilic Guidewire 0.010 inchs)，1.5 mm×15 mm tazuna球囊，4.0 mm×20 mm solitaire支架及配套導管Rebar 18；手術刀柄，眼科剪，眼科鑷，止血鉗，持針器，玻璃分針，4-0醫用尼龍縫線(上海醫用縫合針廠)，放大鏡，直尺，游標帶表卡尺(精度0.01 mm)，1 ml、5 ml注射器，小動物動脈夾，消毒液，生理鹽水，木質動物手術臺，無菌布巾，無菌紗布，橡皮筋。

1.3 手術方法 術前12 h停止進食，自由飲水。用2%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉(0.35 ml/100 g)，待全身麻醉后，將大鼠仰臥，四肢及頭部固定于木質解剖臺，用熱毛毯保持體溫在36.5 ℃，尾部正中備皮、消毒。取距尾根部3 cm處行尾腹側正中直行切口，切口長1 cm，顯微剪刀切開筋膜，分離皮下結締組織，尾動脈距真皮質約1 mm，在放大鏡下，可清晰顯示大鼠尾動脈，用剝離子將尾動脈與周圍小靜脈鈍性分離，避免銳性解剖，分離時動作要輕柔，切忌粗暴。安全有效地分離尾動脈約0.5 cm。分離結束后，局部滴入少許2%利多卡因避免痙攣，帶入2根4-0縫線，一根結扎尾動脈遠心端，另一根留近心端備用。利用近心端絲線將尾動脈提起后用動脈夾夾閉近端尾動脈，使用顯微剪將血管做魚嘴形切口，切口約為血管直徑的1/3～1/2大小，超過此范圍在置鞘時切口處易斷裂，小于該范圍鞘管不易進入尾動脈。置鞘管前需仔細檢查鞘管尖端是否光滑，導絲在鞘內進退是否順利。使用5 ml注射器的針頭輔助挑起尾動脈斷端，緩慢在切口處由遠心端向尾動脈近心端置入導絲，然后經導絲指引置入鞘管通道(見圖1)(在此過程中需顯微鑷輔助，注意操作輕柔，切勿扯斷動脈)，當鞘管頭端進入動脈3～5 mm時，動脈近端絲線即可結扎固定鞘管，緩慢抽出鞘管內的導絲，經動脈鞘管注入肝素100 IU/kg，維持動脈血流通暢，防止操作過程中血栓形成。

1.4 經尾動脈血管造影及介入操作 成功置入尾動脈鞘管通道后，將0.010英寸(0.025 cm)微導絲及Marathon微導管(1.5 Fr)沿尾動脈鞘管通道依次進入尾動脈、薦中動脈、腹主動脈，撤出微導絲，行血管造影檢查導管是否位于腹主動脈，直視下繼續沿胸主動脈上行至主動脈弓處，導管到位后退出導絲，將高壓注射器連接管與微導管部連接后經尾動脈注入對比劑碘克沙醇(0.2 ml/s，壓力100 psi，總量1.0 ml)。觀察主動脈弓及分支血管情況。完成主動脈弓造影后，繼續沿血管上行，在導絲指引下行選擇性頸總動脈、頸內動脈造影；造影結束后，引入直徑1.5 mm×15 mm球囊，球囊順利通過尾動脈鞘管，于胸主動脈處擴張球囊，球囊充盈完全，緩慢撤回球囊，模擬球囊損傷/擴張模型。沿尾動脈鞘管引入Solitaire支架導管，至胸主動脈處釋放支架，支架釋放完全。造影及介入操作結束后拔出導管及留置鞘管，結扎尾動脈近心端，逐層縫合尾部切口，并腹腔內注射1.5 ml抗生素溶液(80萬U青霉素+100萬U鏈霉素溶于250 ml生理鹽水)。

2 結 果

2.1 總體情況 全部6只SD大鼠均置尾動脈鞘管成功，成功率為100%(6/6)，未出現尾動脈暴露不良、導引導絲或留置鞘管穿破尾動脈以及鞘管無法置入等情況；術后1 w大鼠存活率為83.33%(5/6)，死亡主要原因是術后1 d尾部傷口裂開，失血過多所致；余5只大鼠全部存活，未出現因麻醉、大量出血和(或)感染死亡的情況。

2.2 改良18G鞘管可順利植入大鼠尾動脈 選取距尾基部3 cm處作為切開位點(見圖1A)，可見尾動脈由肌腱之間的腹筋膜覆蓋，處于適宜插管的位置，鈍性分離尾動脈帶入縫線(見圖1B)，結扎尾動脈遠端后經動脈切口植入導絲(見圖1C、D)，鞘管內徑(1.27 mm)大于導絲直徑(0.87 mm)，鞘管可經導絲順利導引進入尾動脈(見圖1E、F)。本實驗所選大鼠尾動脈經測量直徑約(1.19±0.14)mm，通過局部利多卡因預防血管痙攣以及導絲導引，在血管容受范圍內可順利植入18G鞘管(1.27 mm) (見圖1F)。

圖1 大鼠尾動脈分離及插管。(A)尾動脈體表定位;(B)尾動脈分離、帶線;(C、D)導絲經動脈切口置入尾動脈;(E、F)鞘管可順利通過導絲并在導絲指引下進入尾動脈

2.3 盆腔部血管造影 經鞘管置入微導絲后引導微導管進入尾動脈，透視顯影顯示微導絲及微導管沿尾動脈走行，未出現鞘管通道異常及導管阻塞等情況(見圖2A、B)；沿尾動脈-薦中動脈繼續上行，顯示導管順利進入腹主動脈內，至腹主動脈-腸系膜上動脈開口處行選擇性腸系膜上動脈造影，結果顯示腹主動脈第一腰椎高度發出腸系膜上動脈，動脈主干呈向右側稍凸的弓狀，從弓的凸側發出分支動脈(胰十二指腸動脈和空、回腸動脈)，凹側分支動脈為結腸動脈，并且透視下可見膀胱內充盈代謝的造影劑(見圖2C)。

圖2 經微導管選擇性腸系膜上動脈造影。(A)尾動脈鞘管通道完成;(B)微導絲、微導管以及鞘管在尾動脈的透視顯影圖;(C)腸系膜上動脈選擇性造影及充滿代謝性造影劑的膀胱。白色細箭頭示：微導絲；紅色細箭頭：微導管；白色粗箭頭：尾動脈鞘管頭端；紅色粗箭頭：腸系膜前動脈。白色虛線圈：膀胱

2.4 主動脈弓及分支血管造影 微導管在0.010英寸導絲引導下插至主動脈弓，行主動脈弓造影顯示雙側鎖骨下動脈及頸總動脈全程顯影，血管光滑規整(見圖3A～C)，在0.010英寸導絲引導下將微導管插至右側頸總動脈造影，頸總動脈分支頸外動脈及頸內動脈清晰可見(見圖3D～G)，行大鼠造影時微導管未彈出，順利完成目標血管造影并獲得滿意的造影圖像。

圖3 主動脈弓及分支血管造影。(A)主動脈弓微導管到位;(B、C)主動脈弓及分支動脈造影正側位;(D～G)選擇性右側頸總動脈造影正側位

2.5 選擇性頸內動脈造影 取左側頸總動脈路圖影，可見頸總動脈分為頸內動脈及頸外動脈，頸內動脈由下至上依次分為顱外翼顎動脈、顱內大腦后動脈、大腦中動脈及大腦前動脈(見圖4A)，沿頸總動脈上行至頸動脈分叉部，頸內動脈朝向后、外側走行，微導管在微導絲引導下進入頸內動脈前段，造影顯示頸內動脈首先分出翼顎動脈，進入顱內后分為大腦后動脈、大腦中動脈以及大腦前動脈(見圖4B)。

圖4 選擇性左側頸外動脈造影。(A)正側位路圖下微導絲指引微導管到位;(B)微導管到位后造影顯示左側頸內動脈顱外分支(翼顎動脈)及顱內分支(大腦前、大腦后、大腦中動脈)

2.6 球囊及支架血管腔內釋放 為了驗證球囊導管以及Solitaire FR支架導管直徑0.021英寸(0.533 mm)是否可以經尾動脈鞘管進入主動脈，我們首先在體外測試球囊導管及支架導管是否可以通過鞘管，球囊導管及支架導管可以順利通過鞘管(見圖5A)；尾動脈置鞘完成后，體內測試球囊導管及支架導管的通過程度，結果顯示，球囊導管以及支架導管不僅可以通過動脈鞘管，而且能夠在體內完成充盈及釋放(見圖5B、C)。

圖5 球囊及支架導管可順利經尾動脈鞘管進入主動脈。(A)體外檢測1.5 mm×15 mm球囊導管可順利通過18G鞘管;(B)球囊導管順利到達胸主動脈并且能夠完全充盈;(C)Solitaire FR支架導管到達胸主動脈并釋放

3 討 論

本文報道了利用大鼠尾動脈進行動脈鞘管置入的新方法，該方法可經單一鞘管通道對大鼠進行連續的DSA造影和/或重復的介入操作。該方法將進一步提高大鼠作為人類疾病模型的應用范圍。

介入血管術在神經科、介入血管科、腫瘤科應用廣泛；雖然對大型動物(如靈長類動物、豬或狗)的研究可用于獲得可靠的血管評估[9]，但研究費用昂貴、相關分子生物學試劑定制困難等情況，常常不利于精確描述疾病發生發展的生物學基本過程；對于嚙齒類動物，由于體型較小血管較細，施行介入操作較為困難[10,11]。既往研究常采用經股動脈或頸動脈直接置入導管法進行介入操作[12,13]，然而，股動脈或頸動脈不僅結構復雜、解剖創面大，并且供血范圍廣泛，介入操作完成后結扎動脈殘端，極易發生一系列并發癥(術后缺血、神經損傷、感染等)，影響動物神經行為學評估以及造模后恢復[7,8]。近期國外研究者Kumagai等人報道利用大鼠尾動脈直接插管法進行動物介入研究[14]，該方法雖然簡易、迅速，有效避免了經股、頸動脈通路帶來的并發癥，但是未能做到單一置管位點重復使用，導管退出之后需重新插管，存在術中退管動脈大出血等潛在問題。我們改良的尾動脈鞘管置入法通過可單一鞘管通路重復插入造影導管、球囊導管或支架導管，并且可在操作過程中滴注潤滑防止術中導管干澀、血栓形成。

研究中選用SD大鼠(650 g～700 g)，溫度保持36.5 ℃。尾近端3 cm內，皆可作為置管位點，在此范圍血管直徑變化不大，可提高置管成功率。大鼠尾部主要的血供為“一動三靜”以及動靜脈側支循環網絡，尾動脈位于大鼠腹側，為薦中動脈的延續，尾部腹側及兩側為靜脈。尾動脈在解剖學上位置淺表，容易暴露[8]。經我們的實驗檢測尾動脈置入鞘管平均時間(11.00±1.90) min比既往研究(9.5±2.0) min[14]稍長，這可能與我們需要固定鞘管有關。既往研究股動脈插管所需的時間約為尾動脈的3倍[15]，這與解剖的復雜性有極大的相關性。在我們的研究中，股動脈插管時間(18.17±3.43) min大約是尾動脈的1.65倍，頸動脈插管時間(24.5±4.51) min 大約是尾動脈的2.23倍，這可能與操作者之前對頸動脈、股動脈位置以及解剖結構較為熟悉有關。尾部血供豐富，尾側動脈的存在可以有效避免尾動脈結扎尾部缺血的發生[14]。尾動脈通路是高效、可重復、并發癥較低的介入通路，因此可以作為替代股動脈或頸動脈通路的一種選擇。

尾動脈“直線形”的解剖結構使得介入操作在透射臺上可以很好的執行。經尾動脈入路對大鼠腦、內臟、大血管和周圍血管造影獲得完整、可靠的造影結果。并且能夠經尾動脈鞘管順利置入球囊導管以及支架導管，該技術的實現為大鼠內皮損傷、動脈粥樣硬化、腦梗死以及血管狹窄等疾病模型提供了技術支撐。該技術主要受限于靶血管及介入導管的直徑，在規格合適的范圍內完全可以推廣到體重更輕、血管更細的嚙齒類動物。

綜上所述，我們利用大鼠尾動脈鞘管置入建立介入通路的方法，建立了單通道、可重復操作的大鼠介入動物模型，能夠很好探究介入大鼠模型的臨床表現、血管病變特征以及病理生理改變；而且可順利完成球囊及支架介入治療，這將為血管狹窄、動脈粥樣硬化、腦梗死、內皮損傷、腫瘤等大鼠模型的研究提供一個嶄新的平臺。