加拿大多伦多大学的Jerry C. Ku等配制了一种用于栓塞手术的光敏水凝胶聚合物（PHP），并在3D模型和动物模型中观察其在宽颈动脉瘤的安全性和有效性，结果发表于2022年12月的《Gels》上。
——摘自文章章节
【REF:Ku JC, et al. Gels. 2022;8（12）:788. Published 2022 Dec 1. doi:10.3390/gels8120788】
脑动脉瘤的血管内治疗存在栓塞后复发率高的问题，这与金属填充率相关，而过度填塞又可能导致动脉瘤破裂。弹簧圈也从裸铂线圈发展到修饰圈，如hydrocoil®水凝胶修饰的铂线圈，可吸收水分并在体内膨胀，增加栓塞体积。其它材料还有WEB（Woven EndoBridge）装置，或填充液体栓塞剂。新型栓塞剂或栓塞材料的发现推动脑动脉瘤治疗的进一步发展。作者之前配制了一种用于栓塞手术的光敏水凝胶聚合物（PHP），它在凝固前完全填充动脉瘤，改善了栓塞剂的操控性。本研究目的是通过在脑动脉瘤3D模型中定量测试这种新型栓塞剂的光流变学特征，然后通过评估填充体积、光学相干断层扫描（OCT）影像和并发症发生率，评价其在宽颈动脉瘤3D模型和动物模型中使用的初步安全性和有效性。加拿大多伦多大学的Jerry C. Ku等配制了一种用于栓塞手术的光敏水凝胶聚合物（PHP），并在3D模型和动物模型中观察其在宽颈动脉瘤的安全性和有效性，结果发表于2022年12月的《Gels》上。
PHP液体栓塞剂以PEGDA、纳米硅酸盐血小板（BYK）和苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸锂（LAP）作为光敏剂。这些成分具有生物相容性，无细胞毒性。与其他液体栓剂不同，PHP需要光刺激才能聚合和固化，光强度可调节光交联，最终形成栓塞物。
新型栓塞剂PHP通过微导管被注射到动脉瘤中，而球囊导管在动脉瘤颈部充盈以保持PHP停留在动脉瘤内，光固化后，撤出球囊导管。光导入的方式有：（1）注射微导管照射（ICL），光纤装置进入微导管；（2）球囊导管照射，光纤同轴装置放入球囊导管内，分为两种：球囊内生理盐水发光（BLNS）和球囊内脂肪乳剂发光 （BLI），如图1所示。
图1. 基于可变光聚合（A）和带有注射微导管（C）的动力源（B）的不同形式的PHP沉积图。显示带有脉流发生器的3d打印硅胶（D），以及充满循环液体的动脉瘤模型（E）。
3D模型实验
带有脉冲流发生器的宽颈脑动脉瘤3D打印硅胶模型（见图1），在光导入后具有可视性，使用红色食用色素和印度墨水染色的循环水来模拟血液的光吸收。循环液体被加热到37摄氏度，以模拟真实环境。模型动脉瘤大小为15mm × 15mm，瘤颈5mm。测试了三种光导入方法（ICL，BLNS，BLI），并评估动脉瘤填充情况。光学相干断层扫描（OCT）作为血管内高分辨率成像的一种方法，用于评估PHP表面和微小脱出或动脉瘤颈部残留。使用Dragonfly导管和ILUMIEN OPTIS系统在动脉瘤治疗前后拍摄OCT图像。
动物实验
选用体重40-45公斤的约克夏猪，采用静脉袋吻合法在左侧颈总动脉上形成宽颈动脉瘤。通过微导管注射PHP填充动脉瘤，然后光聚合3分钟。动脉瘤的闭塞程度根据透视和栓塞后血管造影，采用改良的Raymond-Roy分级（MRRC）来评估。记录总治疗时间、栓塞材料用量、任何系统故障、其他并发症或动脉瘤颈残留或复发。在三个亚急性动脉瘤实验中，监测动物的临床或神经功能缺陷。4周后，再次行血管造影以评估动脉瘤残留、复发或任何其他并发症。动物处死后，取颈动脉和动脉瘤段进行组织病理学检查。
3D模型实验结果
在硅胶动脉瘤模型中，作者显示不同照射方式相关的光学特征。如图2A和2C所示，将光源置于导管内（ICL）产生导管尖端的强光照射和向前放射的光锥。在球囊内放置光源（BLNS，图2B，E）和（BLI，图2C，F）产生集中照射在动脉瘤颈部载瘤血管上的光，加上脂肪乳剂使光分布更均匀，并增加对动脉瘤本身的光照射，到达瘤顶。
图2. 不同光导入模式的光学。光纤插入瘤内微导管（A），或插入用同比盐水膨胀的球囊导管（B）或脂肪乳剂对比盐水膨胀的球囊导管（C）。微导管照射 （D）以及没有（E）或有（F）脂肪乳剂的球囊导管照射，动脉瘤模型内光照射的暗室视图。
使用ICL法，动脉瘤内的PHP区域没有完全聚合，部分保持液态并逃逸到载瘤血管，如图3A，B所示，这导致动脉瘤颈和沿动脉瘤侧壁残留。而BLNS或BLI使动脉瘤内PHP完全凝固，无颈部残留（图3C，D）。
图3. 使用注射微导管照射（A，B）与球囊导管照射（C，D）对动脉瘤模型进行光敏水凝胶聚合物栓塞，其中黑色箭头表示动脉瘤颈残留，红色箭头表示注射微导管照射后动脉瘤边缘未填充，蓝色箭头表示使用球囊照射后动脉瘤完全填充，包括瘤颈。
使用OCT获得载瘤血管和动脉瘤的硅胶模型栓塞前图像（图4）。由于动脉瘤顶较大，OCT导管的最大成像宽度为10毫米，因此无法显示动脉瘤顶；然而，动脉瘤颈部的成像分辨率可以达到10微米。采用ICL法处理PHP后，OCT显示动脉瘤颈残留。采用BLI法处理后，平滑均匀的凝固的PHP覆盖在动脉瘤颈部，没有脱出到载瘤血管内。OCT也可以看到动脉瘤颈弹簧圈的襻，弹簧圈间隙之间继续充盈。
图4. 左图为动脉瘤模型（A）直视下照片，右图为左图虚线水平的横切面OCT图像。处理前OCT图像显示载瘤血管和动脉瘤颈，白色星号为造影导管，白色箭头为模型血管内壁，红色箭头为模型血管外壁（B）。动脉瘤顶未见。弹簧圈栓塞后，OCT显示动脉瘤内的弹簧圈襻（蓝色箭头），颈部区域有一个小覆盖空隙（C）。在使用注射导管照射处理PHP栓塞后，动脉瘤内可见一个PHP团块（紫色箭头），但该团块与动脉瘤壁之间有一个空隙（D）。在使用脂肪乳球囊照射处理PHP后，可见一个PHP团块（绿色箭头）填充动脉瘤并完全覆盖动脉瘤颈（E）。
动物模型实验结果
在急性动物实验中（见图5和表1），ICL导致两例动脉瘤栓塞<90%且瘤颈有明显残留（MRRC为II级）。1例颈外动脉下游分支发生误栓。脂肪乳剂球囊照射导致>90%动脉瘤栓塞，无颈部残留（MRRC I级）。因此，在亚急性动脉瘤实验中，在球囊辅助PHP栓塞中采用BLI作为光导入方法，所有3个动脉瘤都被完全栓塞（MRRC I级），无残留，无并发症（见表1）。这些结果在4周的随访血管造影中被证实（图6-左）。采集标本进行组织病理学检查（图6-右），发现动脉瘤内有PHP和慢性血栓形成，动脉瘤颈部有内皮化。由于标本处理，PHP部分被冲洗和破碎，形成假性空隙。载瘤血管本身无不良发现。
图5. 猪静脉袋动脉瘤（A），采用注射导管照射（B-D）或脂肪乳球囊照射（E-G）处理。栓塞前血管造影显示宽颈动脉瘤（B），透视显示动脉瘤内膨胀的球囊和PHP（C），栓塞后血管造影显示动脉瘤内的PHP和瘤颈少量残留（D）。栓塞前血管造影显示宽颈动脉瘤（E），透视显示动脉瘤内、膨胀的球囊和PHP（F），栓塞后血管造影显示动脉瘤完全闭塞（G）。
表1. 急性和亚急性动物动脉瘤模型上PHP栓塞结果。
图6. 颈总动脉的随访血管造影（左）显示动脉瘤完全闭塞（红色箭头）。载瘤血管和血栓形成的动脉瘤的组织病理学（右）也显示，动脉瘤内有PHP（蓝色星号）和慢性血栓（红色星号），以及假性空隙（黑色星号）和瘤颈稳固的内皮化（虚线内）。
这种球囊辅助光敏水凝胶聚合物栓塞和光聚合新方法，在硅胶动脉瘤模型和动物模型上被证实可导致动脉瘤完全闭塞，这表明光敏水凝胶型栓塞剂可作为治疗宽颈动脉瘤的一种选择。
本文通过模型实验与动脉瘤动物实验，证实了这种新型光敏水凝胶型栓塞剂和通过球囊导管引入可调制光控制胶的聚合与固化的方法有效性与安全性，有待在更大样本、更长期的实验中证实其价值。
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