基于高速摄像的栓塞胶同轴输注技术离体研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ares_ding
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血管介入栓塞术是在医学影像设备的引导下,将栓塞剂经微导管有控制地注入到靶血管内,使之发生闭塞、中断血供而达到预期治疗效果的技术。氰基丙烯酸脂类栓塞胶因其快速聚合、高流动性、低粘度、低组织毒性等特性,常作为栓塞迂曲、缠绕血管畸形的首选液体栓塞材料。临床介入栓塞手术中,氰基丙烯酸脂类栓塞胶常与超液化碘油混合,通过控制混合比例提高栓塞胶的可操控性,用以不同部位的血管栓塞。当氰基丙烯酸脂胶-碘油混合物经微导管同轴注射到血液中时,实现对注射过程中所产生的胶滴形态、尺寸及聚合速率等参数的有效控制是安全完成栓塞手术的必要前提。除了受栓塞胶自身快速聚合固化的影响外,注射方式、注射速率、血液流动及血管结构等因素的改变也会直接影响栓塞效果。然而,栓塞胶-碘油混合比例选择与其注射方式仍依赖医生的临床经验和操作习惯,注射方式、注射速率、血液流动及血管结构与胶滴形态、尺寸间的定量关系尚不明确,如何控制注射条件以达到预期的栓塞效果尚缺乏系统的研究。本研究构建了模拟栓塞胶血管介入同轴注射的离体装置,采用外围注射泵控制栓塞胶与碘油混合物(分散相)经微导管同轴注射到血液模拟液(连续相)中,并结合高速摄像采集系统记录了胶滴的生成过程。通过改变注射速率、栓塞胶-碘油混合物浓度、血液模拟液成分以及血液模拟液流动速率,记录不同注射条件下胶滴生成的图像。随后利用采集到的图像,通过图像处理与数值分析,定量研究了不同注射条件对胶滴形态分布、生成时间、胶滴尺寸间的影响。离体实验结果表明,在栓塞胶同轴注射过程中,胶滴生成过程受到栓塞胶聚合反应与同轴注射动力学的联合作用。当栓塞胶注射速率低或血液模拟液流动速率低时,表面聚合更剧烈,对生成胶滴的形态、时间以及尺寸影响都增大;随着栓塞胶注射速率的增大以及血液模拟液流动速率的增大,液滴生成时间和尺寸都将相对减小,但是血液模拟液流动速率的改变对栓塞胶胶滴生成的形态影响不大。栓塞胶-碘油混合物中栓塞胶浓度增大栓塞胶聚合反应影响更为剧烈,对生成胶滴的形态影响更大,从而导致生成胶滴所需的时间、体积也随之增大,反之亦然。此外,随着血液模拟液成分中蛋白质浓度的增加,栓塞胶聚合反应加剧,对生成胶滴的形态、时间和尺寸影响都会更加显著。本研究结果为血管介入栓塞手术中有效控制栓塞剂血管同轴注射过程、优化手术方案、提高手术安全性提供了重要实验依据。
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