Assessment of the embolization effect of temperature-sensitive p(N-isopropylacrylamide-co-butyl methylacrylate) nanogels in the rabbit renal artery by CT perfusion and confirmed by macroscopic examination

Abstract

Transcatheter embolization is an important treatment method in clinical therapy, and vascular embolization material plays a key role in embolization. The temperature-sensitive p(N-isopropylacrylamide-co-butyl methylacrylate) (PIB) nanogel is a novel embolic agent. To evaluate the feasibility of the nanogel as a blood vessel embolization agent, we aimed to assess the effect of embolization with PIB nanogels in the rabbit renal artery by non-invasive computed tomography (CT) perfusion, macroscopic and histological examination. Ten healthy adult Japanese rabbits were used to implement RAE of PIB nanogels in their right kidneys. CT perfusion scans were performed pre- and post-treatment at various time-points (1, 4, 8, and 12 weeks). Two rabbits were euthanized and histologically examined at each time-point, and the remaining rabbits were euthanized at 12 weeks after embolization. The RAE efficacy of the nanogels was further confirmed by macroscopic and histological examination. The renal volume and renal blood flow (BF) of the right kidney were significantly decreased post-treatment compared with those pre-treatment (volume: pre, 9278 ± 1736 mm3; post 1 week, 5155 ± 979 mm3, P < 0.0001; post 4 weeks, 3952 ± 846 mm3, P < 0.0001; post 8 weeks, 3226 ± 556 mm3, P < 0.0001; post 12 weeks, 2064 ± 507 mm3, P < 0.0001. BF: pre, 530.81 ± 51.50 ml/min/100 ml; post 1 week, 0 ml/min/100 ml, P < 0.0001; post 4 weeks, 0 ml/min/100 ml, P < 0.0001; post 8 weeks, 0 ml/min/100 ml, P < 0.0001; post 12 weeks, 0 ml/min/100 ml, P < 0.0001). No revascularization or collateral circulation was observed on histological examination during this period, and PIB nanogels were dispersed in all levels of the renal arteries. Twelve weeks after embolization, CT perfusion showed no BF in the right renal artery and renal tissue, a finding that was consistent with histological examination showing complete embolization of the right renal artery with a lack of formation of collateral vessels. The effect of embolization on PIB was adequate, with good dispersion and permanency, and could be evaluated by non-invasive and quantitative CT perfusion.

Application of perfusion computed tomography in renal diseases (review of literature)

“…ПКТ играет значительную роль в диагностике онкологических заболеваний почек, причем как для проведения дифференциальной диагностики ново об разований, так и при динамическом наблюдении в случае проводимого консервативного или хирургического лечения [19,20,. Не меньшее значение ПКТ придается при характеристике не опухолевых патологий, например для определения функционального статуса почек при сосудистых нарушениях, обструктивных уропатиях и нефро патиях в рамках системных заболеваний, а также в диагностике отторжения аллотрансплантата и для характеристики острого ишеми ческого повреждения почки и его исходов [19,[22][23][24][25][26][48][49][50][51][52][53][54][55].…”

“…доказывают соответствие значений СКФ, рассчитанной по данным ПКТ и определенной на основе креатинина сыворотки крови по формулам Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration (CKD-EPI) и Modification of Diet in Renal Disease (MDRD) [59]. По данным разных авторов, проводивших исследования на животных моделях, была отмечена связь параметров перфузии с макроскопическими и гистологическими особенностями паренхимы почек при ишемизации, а также соответствие характеристик кровотока, выявленных при оценке распределения флуоресцентных микросфер, с перфузионными данными [51,55]. С учетом определяющего значения состояния микроциркуляторного русла для полноценного функционирования почки данные, показывающие корреляцию почечного кровотока на уровне мелких сосудов с перфузионными показателями, также следует считать косвенным доказательством применимости ПКТ для оценки функционального статуса почки.…”

“…В клинической практике наиболее широко ПКТ применяется при тех патологических состояниях, когда именно функциональный резерв почек является основным фактором, определяющим тактику лечения (обструктивные уропатии, нефропатии в рамках системных заболеваний, аномалии сосудистого русла), а также в трансплантологии для оценки аллотрансплантата и при обследовании потенциальных доноров [22,23,26,[48][49][50][52][53][54]. При этом стоит отметить, что большинством исследователей в качестве индикаторного параметра, наиболее точно отражающего кровоснабжение почки, использовалась скорость кровотока (BF) коркового вещества в связи с тем, что 90-93% объема кровотока сосредоточены именно на уровне кортикального слоя паренхимы [51][52][53][54].…”

“…В частности, согласно исследованию J. Zhong и соавт., изучавших перфузию почек у пациентов с аортомезентериальной компрессией (синдром щелкунчика), была доказана связь между степенью сдавления левой почечной вены и перфузией почечной паренхимы, определенной на основе показателя BF кортикального слоя почки, и высказано предположение о том, что признаки аномально низкой перфузии в пораженной почке могут иметь прогностическое значение для потенциальной атрофии паренхимы и служить показанием к реваскуляризации [52]. Сопоставимые результаты были продемонстрированы в публикациях, посвященных особенностям перфузии почек при одностороннем стенозе почечной артерии и тромбозе почеч ных вен у пациентов с нефротическим синдромом [51,54]. По данным D. Liu и соавт., исследовавших особенности почечного кровотока при диссекции аорты, была установлена зависимость BF коркового и мозгового вещества от ряда факторов, таких как отхождение почечной артерии от истинного или ложного просвета, наличие тромбоза в месте отхождения почечной артерии [53].…”