Ziel der Arbeit war, die Durchführbarkeit und Sicherheit, Embolisationserfolg, Reperfusion, Bioresorbierbarkeit, Biokompatibilität und in vivo Nachweisbarkeit neuartiger Embolisatpartikel aus Polydioxanon zu untersuchen. Die Versuchsreihe wurde im Tiermodell anhand von neun weiblichen Neuseelandkaninchen umgesetzt. Bei den Tieren wurde unter digitaler Subtraktionsangiographie (DSA) eine unilaterale, superselektive Segmentarienembolisation im kaudalen Nierenpol durchgeführt. Dazu wurden neuartige, mit superparamagnetischem Eisenoxid (superparamagnetic iron oxide / SPIO) imprägnierte resorbierbare Mikrosphären aus Polydioxanon (Größenbereich 90-500 µm) verwendet. Postinterventionell erfolgte eine Magnetresonanztomographie (MRT) zum in vivo Nachweis. Der Embolisationserfolg wurde mittels DSA, MRT und makroskopischer Pathologie bewertet. Ein Tier wurde direkt nach der Embolisation und MRT in Narkose euthanasiert (Akutversuch). Dies ermöglichte Einblicke in das Akutverhalten, Aussehen und die direkte Verteilung der Partikel. Die anderen acht Tiere wurden entsprechend verschiedener Beobachtungszeiträume nach dem Zufallsprinzip einem von fünf Zeitpunkten zugeordnet (eine, vier, acht, zwölf und 16 Wochen). Zu dem jeweiligen Euthanasiezeitpunkt wurde erneut eine Kontrollbildgebung mittels MRT und DSA durchgeführt, um die Reperfusion zu bestimmen. Nach der Euthanasie wurden anhand umfangreicher mikroskopischer Analysen die Bioresorbierbarkeit und Biokompatibilität bestimmt. Bei allen Tieren konnte eine effektive renale Embolisation erzielt werden. Makro- und mikroskopische Ergebnisse bestätigten mittels Nekrose und Infarktarealen den erfolgreichen Gefäßverschluss. Eine superselektive Embolisation war in sieben von acht Tieren erfolgreich. Bei einem Tier wurde akzidentell die gesamte Niere embolisiert und es fanden sich in der MRT Partikel im Abdomen und in der Bauchwand. Technische Schwierigkeiten zeigten sich bei der Injektion der Partikel durch Verstopfung des Mikrokatheterlumens. Die Kontrollangiogramme wiesen Zeichen partieller Reperfusion auf, wobei in den MRT-Untersuchungen zu allen Zeitpunkten die SPIO-imprägnierten Mikrosphären in den Zielregionen nachweisbar waren. In der histopathologischen Auswertung zeigten die Mikrosphären zu den verschiedenen Kontroll¬zeitpunkten eine unterschiedlich ausgeprägte Degradation mit einer deutlichen Tendenz zu progredientem Abbau zu späteren Beobachtungszeiträumen. Diese Beobachtungen gingen einher mit zunehmender Gefäßwandzerstörung und Riesenzellformierungen ohne Zeichen der Gewebeunverträglichkeit. Neuartige SPIO-imprägnierte Mikrosphären aus Polydioxanon zeigten eine effektive Embolisation mit guter Biokompatibilität und in vivo Nachweisbarkeit mittels MRT sowie eine zunehmende Degradation und Resorption im Verlauf. Die Einschränkungen bei der Partikelinjektion erfordern Verbesserungen und weitere Forschung, um eine klinische Anwendbarkeit zu ermöglichen.
The aim of this study was to assess feasibility and safety, embolisation success, reperfusion, bioresorbability, biocompatibility and in vivo visibility of a novel temporary embolic agent made of Polydioxanone. The experiments were performed in an animal model with nine female New Zealand white rabbits. Unilateral superselective embolisation of segmental arteries in the lower kidney pole using digital subtraction angiography (DSA) was performed with newly developed bioresorbable microspheres made of polydioxanone (size range 90-500 µm), impregnated with superparamagnetic iron oxide (SPIO). Additionally, magnetic resonance imaging (MRI) was performed post-interventionally to assess in vivo visibility. Embolisation success was assessed on DSA and MRI. One animal was sacrificed immediately after embolisation and MRI. This allowed assessment of original particle appearance and distribution. The other eight animals were randomly assigned to one of five time points, according to different observation periods (one, four, eight, twelve and 16 weeks). At this time point, control angiography and control MRI images were obtained to determine reperfusion. Following euthanasia, comprehensive histopathological analysis was performed to determine biodegradability and biocompatibility. Artery occlusion was achieved in all kidneys, cell necrosis and infarct areas in macro- and microscopic analysis confirmed embolisation success. Superselective embolisation was technically successful in seven of eight specimens. One animal accidentally received over-embolization of the whole kidney and non-target embolisation of the abdomen and abdominal wall. Due to catheter clogging, technical difficulties were shown during particle injection. Control angiograms showed evidence of partial reperfusion, whereas the SPIO loaded microspheres were visible on MRI at all time points in the target area. Histopathologically, the microspheres showed different grades of bioresorbability at different time points, with a clear trend towards extensive degradation at later time points. These observations went along with increasing vessel wall damage and giant cell formation without any signs of tissue incompatibility. Novel, SPIO impregnated bioresorbable embolic agents consisting of polydioxanone showed effective embolisation with good biocompatibility and in vivo visibility, as well as increasing degradation over time. Injection of the microspheres through the microcatheters was hindered by recurrent obstruction. Therefore, further improvements and research is needed to provide clinical applicability.
