Präzipitierende Flüssigembolisate zur Embolisation von zerebralen Aneurysmen und arteriovenösen Malformationen basieren auf einer Mixtur aus biokompatiblen Polymeren gelöst in organischen, wasserlöslichen Lösungsmitteln. Nach intravaskulärer Injektion präzipitiert das Flüssigembolisat und bildet einen nicht adhäsiven Ausguss infolge eines raschen Austauschs des Lösungsmittels durch umgebende physiologische Flüssigkeiten. In der vorliegenden Arbeit wurde die Entwicklung neuartiger präzipitierender Flüssigembolisate, welche sich aus biokompatiblen Polymeren und darin gelösten organischen Lösungsmitteln zusammensetzen, und der Einsatz der CT-Angiographie (CTA) zur Volumetrie von embolisierten Aneurysmen dargestellt. Folgende Ergebnisse konnten hierbei erzielt werden: 1\. Jodierter Polyvinyl Alkohol (I-PVAL) stellt einen in der Arbeitsgruppe entwickelten Polymer-Bestandteil für präzipitierende Flüssigembolisate dar. Wesentliche Innovation dieses Polymers gegenüber bekannten Embolisaten ist die intrinsische Röntgensichtbarkeit ohne Zusatz weiterer röntgendichter Substanzen. Eine Vorbereitung vor der Applikation ist dadurch nicht notwendig. Wir konnten zeigen, dass mit einer zähflüssigen Mixtur aus I-PVAL gelöst in Dimethylsulfoxid (DMSO), der meistverwendeten Trägersubstanz präzipitierender Flüssigembolisate, die Embolisation experimenteller breitbasiger Seitwandaneurysmen der Arteria carotis des Schweins mit einer hohen initialen Okklusionsrate technisch möglich ist. Darüber hinaus ist I-PVAL das erste neuroendovaskuläre Embolisationsmaterial mit dem eine artefaktfreie Darstellung embolisierter Aneurysmen mittels CT und MRT möglich ist. 2\. Aus toxikologischer Sicht bestehen Bedenken bezüglich der Verwendung von DMSO als Lösungsmittel-Bestandteil präzipitierender Flüssigembolisate. Anlass für Besorgnis ist insbesondere ein nach zu rascher intraarterieller Injektion auftretender Vasospasmus, welcher in Untersuchungen am Rete mirabile des Schweins regelhaft fatale klinische Folgen hatte. In einer vergleichenden tierexperimentellen Studie am Rete mirabile konnten wir andere organische Lösungsmittel identifizieren, welche eine wesentlich geringere Angiotoxizität nach intraarterieller Injektion als DMSO aufwiesen. Die Substanzen mit den günstigsten angiotoxischen Profilen waren hierbei Dimethylsulfoxid (DMI) und N-Methyl Pyrrolidon (NMP). 3\. In der Arbeitsgruppe wurde ein weiteres Flüssigembolisat synthetisiert, welches die aufgezeigten Vorzüge des intrinsisch röntgendichten Polymers I-PVAL mit jenen des gering angiotoxischen Lösungsmittels NMP verbindet. Aufgrund der guten und homogenen Röntgensichtbarkeit auch unter Fluoroskopie sowie günstiger Präzipitationseigenschaften war auch mit dieser Polymer-Lösungsmittel-Mixtur die Embolisation experimenteller breitbasiger Seitwandaneurysmen der Arteria carotis des Schweins mit einer hohen initialen Okklusionsrate technisch möglich. 4\. In einer in vitro Studie mit verschiedenen Phantomen intrakranieller Aneurysmen zeigte sich die moderne Mehrzeilen CTA geeignet zur exakten Volumenbestimmung auch solcher komplexer dreidimensionaler Strukturen. Die geringsten Abweichungen fanden sich hierbei für Volumen Rendering Rekonstruktionen unter Verwendung einer automatisierten Analysesoftware. 5\. Bei der Volumetrie mittels CTA von experimentellen Aneurysmen, welche direkt im Anschluss an deren chirurgische Konstruktion mit I-PVAL embolisiert wurden, zeigte sich eine deutliche Volumenzunahme von durchschnittlich über 60%. Diese Beobachtung war jedoch am ehesten durch eine Unzulänglichkeit des Aneurysmamodells bedingt. Bedenken einer Druckerhöhung im Aneurysma durch die Embolisatinjektion während der temporären Ballonokklusion des Trägergefäßes konnten durch weitere in vitro Versuche mit intraaneurysmatischer Druckmessung ausgeräumt werden. Ursache hierfür sind trotz maximal inflatiertem Ballon stets verbleibende Öffnungen entlang des Mikrokatheters, welche auf der anderen Seite jedoch die bevorzugte Austrittsstelle von Embolisat in das Trägergefäß darstellen.
Precipitating liquid embolics used for embolization of cerebral aneurysms or arteriovenous malformations are based on solutions of preformed polymers dissolved in organic, water-miscible solvents. Following intravascular injection, the liquid embolic precipitates and forms a nonadhesive solid cast due to a rapid exchange of the solvent with surrounding physiological fluids. We have developed a new precipitating liquid embolic, composed of a biocompatible polymer dissolved in organic solvents. In addition, we have evaluated CT-angiography (CTA) for volumetry of such embolized aneurysms. The following results were achieved: 1\. Iodinated polyvinyl alcohol (I-PVAL) resembles a newly developed polymer proportion of precipitating liquid embolics. The main innovation of this polymer in comparison to known embolics is the intrinsic radiopacity without the need of radiopaque admixtures. Thus, no preparation before use is necessary. We have demonstrated that embolisation of porcine carotid artery sidewall aneurysms with a highly viscous mixture of I-PVAL dissolved in dimethylsulfoxide (DMSO), the most commonly used organic solvent for precipitating liquid embolics, was feasible with a high initial occlusion rate. Moreover, I-PVAL is the first neuroendovascular embolisation material not to produce artifacts on CT or MRI of embolized aneurysms. 2\. Concerns exist for the use of DMSO as a solvent proportion of precipitating liquid embolics from a toxicological standpoint. Especially worrisome is the observation that rapid intraarterial injection in swine rete mirabile regularly lead to vasospasm with fatal clinic consequences. In a comparative study in swine rete mirabile we were able to identify other organic solvents, which were far less angiotoxic than DMSO after intraarterial injection. The substances with the most promising angiotoxic profiles were dimethylsulfoxide (DMI) and n-methyl pyrrolidone (NMP). 3\. We have synthesized another liquid embolic, which combines the advantages of the intrinsically radiopaque polymer I-PVAL with those of the low angiotoxic solvent NMP. We have demonstrated that embolisation of porcine carotid artery sidewall aneurysms was feasible with a high initial occlusion rate due to the good and homogeneous radiopacity and favourable precipitation pattern of this liquid embolic. 4\. A systematic in vitro analysis of different reconstruction methods for volume determination of phantoms of intracranial aneurysms using 16-row multislice CTA was performed. This was the first investigation to show that volumetric assessment of such complex three dimensional structures is feasible with CTA. The lowest deviations were found for an automated volume analysis tool on volume-rendered reconstructions. 5\. A considerable volume increase of over 60% of experimental aneurysms, which were embolized with I-PVAL immediately after their surgical construction, was found by CTA volumetry. This observation was most likely the result of a shortcoming of this aneurysm model. The concern of an intraaneurysmal pressure increase during injection of liquid embolics and temporary balloon occlusion of the parent artery was ruled out by in-vitro experiments with assessment of intraaneurysmal pressure. On the other hand, open spaces along the microcatheter remain despite maximal inflation of a compliant balloon, which constitute the preferred route of liquid embolic migration into the parent artery.
