NO860952L - Fremgangsmaate for visualisering av en arterie-sirkulasjon og middel for utfoerelse av denne. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt diagnostisering av lungeemboli og anvendelse av biologisk nedbrytbare mikrokuler farget med røntgenstråleabsorberende eller ugjennomtrenge-

lig material for å visualisere arteriesirkulasjon.

Almindelig utbredt teknologi for diagnostisering av lungeemboli er utilstrekkelig på grunn av det faktum at pasientene er usikre med hensyn på utførelse av denne undersøkelsen rutinemessig. Videre er innføringen av et kateter i hjerte og lunger et operativt inngrep, som begrenser anvendelsen av denne metoden til sykehus og krever komplisert utstyr for å fremstille et aksepterbart bilde.

Anvendelse av radioaktivt merkede biologisk nedbrytbare albu-minaggregater har en rekke ufordelaktigheter. For det første er metoden svært kostbar å anvende fordi den er basert på radioaktivitet. Grunnene til disse høye omkostninger omfatter kostbart utstyr for radioaktiv måling og nødvendigheten av å beskytte det medisinske personell mot radioaktiv stråling.

For det andre har radioaktive merkede aggregater begrenset holdbarhet, fra en uke til flere måneder. Selv når holdbar-heten er lang, vil den kontinuerlige nedbrytning føre til at det er nødvendig med en stadig rekalibrering av måleappara-turen. Endelig er denne type måling også begrenset til sykehus på grunn av utgiftene ved anskaffelse av passende utstyr. Bortsett fra materialomkostningene, er omkostningene som er involvert i en minimalisering av radioaktiv stråling betydelige. Pasientene er også nølende til å gjennomgå under-søkelser som innebærer at det injiseres radioaktive materialer. Alle disse problemene resulterer i lav anvendelse av denne type undersøkelse.

I tillegg til de ufordelaktigheter som er beskrevet over, er de ikke-inntrengende radioaktive undersøkelsene lite pålite-lige fordi bildeoppløseligheten er begrenset og små emboli kan ikke oppdages. Pasientene må ligge stille i mange minutter for å tillate oppnåelse av tilstrekkelig radioaktiv desintegra- sjon, for å tilveiebringe nok informasjon for å få frem et bilde. Hvis ikke, kan en liten bevegelse gi uklarheter i bildet og dermed begrense muligheten for å oppnå rene bilder.

På grunn av problemene og ufordelaktighetene i forbindelse med de nåværende metoder for diagnostisering av lungeemboli, har man betydelig færre undersøkelser av lungeemboli i forhold til hyppigheten av denne sykdommen.

Forliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av biologisk nedbrytbare mikrokuler merket med røntgenstråleabsorberende material, ofte betegnet som røntgenstråle-ugjennomtrengelig material, som kan anvendes for å visualisere arteriesirkulasjon, for dermed å muliggjøre diagnostisering av lungeemboli og andre sykelige tilstander, såvel som en metode for fremstilling av slike mikrokuler. Diagnostisering av lungeemboli ved anvendelse av den foreliggende oppfinnelse er nøyaktig og lett å utføre, idet undersøkelsen kan utføres på et legekontor. Den foreliggende metode er også relativt lite kostbar og bevirker ikke helseproblemer for det medisinske personell, da man ikke anvender radioaktiv stråling.

Mere spesielt, innbefatter metoden i den foreliggende oppfinnelse en merking av biologisk nedbrytbare mikrokuler med røntgenstråleabsorberende material, slik at selve mikrokulene blir røntgenstråleabsorberende eller såkalt røntgenstråle-ug jennomtrengelige . En røntgenstråleabsorberende substans vil absorbere røntgenstråler, og vil derfor fremkomme som et hvitt område på et fremkalt røntgenbilde, mens et vev eller vevs-områder som slipper gjennom røntgenstråler vil fremkomme som mørke områder på røntgenbildet.

De røntgenstråle-ugjennomtrengelige mikrokulene injiseres inn i en perifer vene og føres til lungene, hvor de avsettes i de små blodkarene. Dersom et koagel er tilstede i lungene, vil mikrokulene ikke bli ført til blodkarene som er medstrøms fra koagelet. Lungene røntgenfotograferes deretter og det resul- terende røntgenbilde undersøkes. De fleste blodkarene i lungene vil vise seg som hvite områder på røntgenbildet på grunn av tilstedeværelsen av avsatte røntgenstråleabsorberende mikrokuler i de små kapillærene. Koagelet og ethvert område i lungene som ikke har blodgjennomstrømning, og som dermed er avskåret fra røntgenabsorberende mikrokuler, vil dermed vise seg som mørke områder på røntgenbildet, siden disse områdene i lungene vil slippe gjennom røntgenstrålene.

Albuminmikrokuler som anvendes i den foreliggende oppfinnelse fremstilles ved injisering av dråper aven albuminløsning inn i olje som røres kraftig. Mikrokulene stabiliseres enten ved oppvarming eller ved kryssbinding med glutaraldehyd, og vaskes med etyleter eller petroleumeter og tørkes deretter ved hjelp av et passende tørkemiddel eller en passende tørkeanretning. Den maksimale størrelse på mikrokulene kontrolleres ved hjelp av hastigheten som oljen omrøres med, størrelsen på albumindråpene og om albuminløsningen er predispergert i olje ved hjelp av ultralyd.

Røntgenstråleabsorberende material blandes med utgangsløs-ningen før albuminløsningen tilsettes dråpevis, for på denne måten å gjøre selve mikrokulene røntgenstråleabsorberende. Ulike materialer kan anvendes til dette formål, inkludert kaliumjodid (KJ)) og natriumdiatrizoat, idet den sistnevnte foretrekkes. Natriumdiatrizoat er en oppløselig forbindelse med fire jodatomer pr. molekyl, noe som gjør den ideell for anvendelse sammen med mikrokulene i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse.

De røntgenstråleabsorberende mikrokulene injiseres inn i en perifer vene, og man venter en kort tid slik at mikrokulene kan sirkulere gjennom lungene. Derpå tas et røntgenbilde av brystet hvoretter bildet undersøkes. Tilstedeværelse av rønt-genstråleabsorberende mikrokuler tillater visualisering av arteriesirkulasjonen i lungene, idet blodkarene i lungene, som inneholder mikrokulene, vil fremkomme som hvite områder på røntgenbildene, i motsetning til den omkringliggende vevs-strukturen. Dersom et koagel er tilstede, vil koagelet slippe gjennom røntgenstrålene og vil derfor vise seg som et mørkt område på røntgenbildet, i motsetning til de andre blodkarene i lungene. Likeledes vil ethvert område i lungene der blod-strømmen holdes tilbake som et resultat av et koagel, også vise mørke områder i motsetning til de andre blodkarene i lungene som inneholder røntgenstråleabsorberende mikrokuler.

Foreliggende oppfinnelse utføres ved anvendelse av biologisk nedbrytbare mikrokuler farget med røntgenstråleabsorberende material, for å visualisere en arteriesirkulasjon, for dermed å muliggjøre diagnostisering av lungeemboli, og oppfinnelsen vedrører likeledes fremgangsmåter for fremstilling av slike mikrokuler. Mere spesielt innebærer fremgangsmåten i den foreliggende oppfinnelse farging av mikrokuler som er dannet av albumin eller andre materialer, med et røntgenstråle-absorberende material, slik at selve mikrokulene blir røntgen-stråleabsorberende. Disse røntgenstråleabsorberende eller røntgenstråle-ugjennomtrengelige mikrokulene injiseres deretter inn i blodstrømmen hos et individ og fordeler seg i arteriesirkulasjonen slik at de kan visualiseres. Man tar deretter et røntgenbilde av området som så fremkalles. Dersom arteriesirkulasjonsområdet for eksempel er lungene, vil blodkarene i lungene som er fylt med røntgenstråleabsorberende mikrokuler vise seg som hvite områder på røntgenbildet, mens et koagel og blodkar i lungene som ikke .har blodgjennom-strømning vil slippe gjennom røntgenstrålene og vil deretter vise seg som mørke områder. Innen 15 til 30 minutter etter injeksjon av de røntgenstråleabsorberende mikrokulene inn i blodstrømmen, er mikrokulene oppløst og skilles etterhvert ut av kroppen i urinen, slik at man ikke får varige fysiologiske effekter.

Når metoden i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse anvendes for å diagnostisere lungeemboli, viser den betydelige fordeler sammenlignet med anvendelse av røntgen- kontrastmidler og radioaktive behandlede biologiske nedbrytbare aggregater, som til nå er de mest vanlig anvendte metodene for en slik diagnostisering. Foreliggende metode er ikke helseskadelig for det medisinske personell og pasientene, og betydelig mindre kostbart fordi man ikke behøver å beskytte det medisinske personell fra radioaktiv stråling, eller gå til innkjøp av utstyr for måling av radioaktiv stråling. Den foreliggende metode er også mindre komplisert enn tidligere kjente metoder, ved at kun røntgenstråler anvendes for å utføre undersøkelsen og man har ikke innføring av fremmede materialer i hjerte og lunger. Derfor kan metoden i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse anvendes på et legekontor, for å diagnostisere lungeemboli. Videre er den foreliggende metode mye mere pålitelig enn metoder som er basert på radioaktiv stråling.

Uttrykket "mikrokuler" anvendes for å angi en partikkel med diameterstørrelse i området fra omkring 9^u til omkring 100^u, og foretrukket fra omkring 10^,u til omkring 50^u, som angitt tidligere. En spesiell gruppe mikrokuler med "ensartet" størrelse, kan omfatte partikler med en dia-meter hvor som helst innen dette området.

Mikrokulene i den foreliggende oppfinnelse kan være sammen-satt av ethvert biologisk nedbrytbart material, som det er mulig å danne mikrokuler av, med en ønsket størrelse. Mulige biologiske nedbrytbare materialer omfatter, men er ikke begrenset til, humanalbumin og stivelse, idet humanalbumin er foretrukket.

Stivelsene som kan anvendes for å danne mikrokulene i den foreliggende oppfinnelse, er vanligvis polysakkarider som er biologisk nedbrytbare ved hjelp av enzymene i blodstrømmen. Andre materialer som kan anvendes for å danne mikrokulene er visse fettstoffer, slik som lipidpartikler, triglyserider, lipoproteiner og frie fettsyrelipider, så vel som blandinger av de ovennevnte.

Som vist i eksempel 1, kan røntgenstråleabsorberende albumin og andre mikrokuler fremstilles ved at dråper av en løsning inneholdende albumin og natriumdiatrizoat injiseres inn i et størknebad som består av bomullsfrøolje under kraftig om-røring. Det ovennevnte størknebadet er av en slik art at det fører til at albumin eller annet biologisk nedbrytbart material størkner ved kontakt. En rekke oljer kan anvendes i stedet for bomullsfrøolje og omfatter, for eksempel, linfrø-olje, maleinsyre, o.s.v. Et effektivt størknebad kan bestå av ethvert lipid i flytende form. Et størknebad muliggjør dannelse av dråper, ettersom proteinmaterialene, som innføres i den lipidholdige størkneløsningen, er fullstendig ublandbare og fører derfor til at de biologisk nedbrytbare proteinmaterialene danner små mikrokuler.

Mikrokulene kan vaskes, særlig med alkoholer og foretrukket alkoholer med lavere molekylvekt. Således kan 95 % etanol, denaturert isopropylalkohol, o.s.v. anvendes. Meget effek-tive vakseløsninger har vist seg å være visse etere, slik som etyleter eller petroleumeter. Mikrokulene stabiliseres enten ved oppvarming, som vist i eksempel 1, eller ved kryssbinding med for eksempel glutaraldehyd. Mikrokulene tørkes deretter, ved hjelp av enhver hurtig fordampende alkohol, som for eksempel etyleter som nevnt over. De stabiliserte mikrokulene kan også tørkes ved hjelp av oppvarming i luft eller tørkes i vakuum.

Størrelsen på mikrokulene bestemmes til en viss grad under vaske- og tør.ketrinnene. Vaskingen i de ulike alkoholene bør ikke vare lenger enn omkring ti minutter. Forøvrig bør tørk-ingen vare fra omkring 30 minutter til omtrent 60 minutter ved en temperatur innen området fra omkring 10°C til omkring 21°C.

De tørkede albuminmikrokulene har innlemmet i seg det røntgen-stråleabsorberende natriumdiatrizoat, som gjør dem røntgen-stråleabsorberende. Ben og vev i menneskekroppen absorberer røntgenstråler, noe som gjør at man kan synliggjøre dem ved hjelp av vanlige røntgenteknikker. En substans som er "rønt-genstråleabsorberende" eller "røntgenstråle-ugjennomtrengelig" absorberer også røntgenstråler og er derfor synlig ved anvendelse av røntgenteknikker. Derfor vises røngtenstråleabsor-berende materialer som hvite områder på et fremkalt røntgen-bilde. En normal human lunge vil således for eksempel vise seg som et mørkt område på røntgenbildet. Når imidlertid de røntgenstråleabsorberende mikrokulene tilføres til lunge-kapillaerene, vil disse områdene fremkomme som hvite felt på røntgenbildet på grunn av at de absorberer røntgenstråler. Dersom man har et emboli, vil områdene medstrøms fra emboliet, som ikke mottar røntgenstråleabsorberende mikrokuler, dermed vise seg som mørke flekker på røntgenbildet.

Kaliumjodid (KJ) kan også anvendes for å fremstille albumin-røntgenstråle-ugjennomtrengelige mikrokuler. De oppnådde albuminmikrokulene har KJ-krystaller på overflaten og delvis innlemmet i deres struktur.

Ioner forskjellig fra kaliumjodid kan også anvendes. For eksempel er også jern et effektivt røntgenstråleabsorberende material. I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse, har man funnet at det er meget effektivt å anvende en kombinasjon av både kaliumjodid og jern. På denne måten, ved anvendelse av multiple ioner, er det mulig å redusere konsen-trasjonen av røntgenstråler til et nivå hvor de ikke vil gjøre skade, men fremdeles være tilstrekkelig til å gjøre mikrokulene røntgenstråleabsorberende.

Diagnostisering av lungeemboli, som vist i eksempel 2, omfatter for det første injisering av røntgenstråle-ugjennomtrengelige mikrokuler inn i en perifer vene, slik som dem som er fremstilt i eksempel 1. Mikrokulene føres til lungene, hvor de innelukkes i blodkarene. Dersom er koagel er tilstede i lungene, vil ingen mikrokuler strømme til de områdene av lungene som er direkte medstrøms av koagelet.

Innen 15 minutter etter injeksjon av røntgenstråle-ugjennomtrengelige mikrokuler, tas et røntgenbilde av brystet til pasienten, som deretter fremkalles. Områder i lungene som inneholder de røntgenstråle-ugjennomtrengelige mikrokulene vil vise seg som lyse områder på røntgenbildet, idet mikrokulene i disse blodkarene vil absorbere røntgenstrålene. Områder i lungene hvor blodstrømmen er forhindret i å nå frem på grunn av koagelet, vil vise seg som mørke områder på det fremkalte røntgenbildet, da de vil slippe røntgenstrålene gjennom. Selve koagelet vil selvfølgelig også vise seg som et mørkt område.

Selv om det ikke er et koagel tilstede i lungene, muliggjør metoden i overensstemmelse med oppfinnelsen visualisering av arteriesirkulasjonen i lungene. Arteriesirkulasjonen i andre deler av kroppen kan også visualiseres ved at man forandrer stedet for injeksjon inn i blodstrømmen proksimalt til organet.

Når man for eksempel anvender metoden i overensstemmelse med oppfinnelsen for å bestemme tilstedeværelsen av et koagel i lungene, innføres mikrokulene i en vene som fører til hjertet. Disse mikrokulene vil passere gjennom hjertet og føres direkte til lungene. På denne måten vil mikrokulene, som er litt større enn røde blodlegemer, innlemmes i de små kapillærene i lungene.

Dersom man ønsker å røntgenfotografere en hånd eller andre deler av kroppen, vil mikrokulene injiseres i en arterie motstrøms fra det organet eller annet kroppsvev som skal undersøkes.

Innen 15 til 30 minutter etter innføring i blodstrømmen, er mikrokulene i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse totalt nedbrudt ved hjelp av blodet og oppløses deri. Den nøyaktige oppløsningstiden er en funksjon av sammenset-ningen og størrelsen av mikrokulene. Denne tidsperioden er tilstrekkelig liten slik at pasienten ikke utsettes for fysiologisk skade. De oppløste mikrokulene føres ut av kroppen i sin helhet i løsning via urinen.

De følgende eksempler vil illustrere den foreliggende oppfinnelse, i overensstemmelse med de foretrukne utførelses-former.

Eksempel 1.

Fremstilling av røntgenstråle-ugjennomtrengelige mikrokuler ved anvendelse av albumin og natriumdiatrizoat.

Human albumin (110 mg) ble oppløst i 3 ml destillert vann, som tilsettes natriumdiatrizoat (500 mg/100 g albumin). Bomulls-frøolje (100 ml) ble oppvarmet til 40°C i et 150 ml beger-glass på en varmeplate med mekanisk omrøring, ved anvendelse av en polyetylen trebladpropell i en Eberbach Con-Torgue motor for omrøring. Den ugjennomtrengelige albuminnatriumløsningen ble injisert i oljen ved dråpevis tilsetning fra en sprøyte med en nål med standardmål 25, idet oljen omrøres og oppvarmes kontinuerlig under tilsetningen. Tilsetningen av den albuminugjennomtrengelige natriumløsningen øket temperaturen i oljen omkring 20°C. Omrøring og oppvarming ble fortsatt inntil oljen nådde en temperatur på 115°C, i løpet av omtrent 15 minutter. Temperaturen ble holdt konstant ved 115°C i ti minutter.

Under tilsetningen av den albuminugjennomtrengelige natrium-løsningen ble emulsjonen først svært turbid, og deretter klar idet albumindråpene dehydrerte. Preparatet føles sandaktig når en dråpe ble gnidd mellom fingrene.

Etter avkjøling av emulsjonen, utskilte mikrokulene seg raskt og det meste av supernatanten i form av olje ble dekantert. Det gjenblivende av suspensjonen ble sentrifugert og oljen ble sugd bort. Mikrokulene ble vasket fire ganger med etyleter

og lufttørket i avtrekk.

Alternative materialer og teknikker er tilgjengelige ved for-skjellige trinn i den ovennevnte prosess. For eksempel oppnådde man ved anvendelse av kaliumjodid (KJ) i stedet for natriumdiatrizoat i samme konsentrasjon, et produkt hvor KJ-krystallene var tilstede på overflaten av mikrokulene og var delvis innlemmet i mikrokulene. Stabilisering av mikrokulene, utført ved oppvarming som beskrevet over, kan også gjennom-føres ved kryssbinding av mikrokulene med glutaraldehyd. Mikrokulene kan vaskes med petroleumeter i stedet for etyleter .

Eksempel 2.

Arteriesirkulasjonen på en hund ble visualisert ved injisering av 5 mg røntgenstråleabsorberende mikrokuler (størrelse 100^,u) inn i den store vena cava. Under og etter injeksjonen ble røntgenbilder av hundens høyre hjertehalvdel, lungearterier og lunger inspilt på video. Røntgenbildene ble fremstilt ved anvendelse av standard fluoroskopiutstyr til-koblet til et fjernsynskamera og en videospiller.

Etter injeksjonen ble høyre forkammer, høyre ventrikkel og lungearterie stråleugjennomtrengelig, idet mikrokulene pas-serte gjennom. Mikrokulene ble deretter innlemmet i lunge-arteriolene som hadde en størrelse på omkring 100^u.

Således ble en tilfeldig del av den totale fordelingen av arterioler med størrelse lOO^uvisualisert, idet mikrokulene ble innlemmet i disse arteriolene. Retningen av arteriene, som tidligere var strålegjennomtrengelige, kunne således visualiseres ved at de ble gjort stråleugjennomtrengelige ved hjelp av mikrokulene. Arteriolene forble visualiserbare i omkring 30 minutter og ble strålegjennomtrengelige når mikrokulene oppløste seg. Et enkelt røntgenbilde ti minutter etter injeksjon vil visualisere lungesirkulasjonen. Lungeemboli vil visualiseres som en defekt i den forventede fordelingen i blodkarene, det vil si man ser et mørkt område mens resten av lungen, som er merket med stråleugjennomtrengelige mikrokuler vil sees som et lyst område på fluoroskopibildene.

Claims (16)

1. Mikrokuler som utgjøres av en biologisk nedbrytbar substans, karakterisert ved at mikrokulene er tilsatt eller farget med et rø ntgenstråleabsorberende material slik at mikrokulene absorberer røntgenstråler.

2. Mikrokuler som angitt i krav 1, karakterisert ved at det ovennevnte røntgen-stråle-ugjennomtrengelige material er natriumdiatrizoat eller kaliumjodid.

3. Mikrokuler som angitt i krav 1, karakterisert ved at den biologisk nedbrytbare substans er human albumin.

4. Mikrokuler som angitt i krav 1, karakterisert ved at mikrokulene har en dia-meter fra omkring 9^ u til omtring 100 ^u.

5. Mikrokuler som angitt i krav 1, karakterisert ved at mikrokulene oppløses i blod innen fra omkring 15 til omkring 30 minutter etter at de tilført.

6. Fremgangsmåte for fremstilling av biologisk nedbrytbare røntgenstråle-ugjennomtrengelige mikrokuler med ønsket størrelse, karakterisert ved at: a) en biologisk nedbrytbar substans, som kan være i agglome-rert tilstand, blandes eller farges med en substans som er røntgenstråle-ugjennomtrengelig for å danne en opplø sning, b) oppløsningen i trinn a) tilsettes dråpevis til et størknebad under omrøring for å danne mikrokuler, c) de dannede mikrokuler fra trinn b) stabiliseres, og d) de stabiliserte mikrokulene fra trinn c) vaskes.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at det anvendes en biologisk nedbrytbar substans som består av human albumin.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 og 7, karakterisert ved at det anvendes en røntgen-stråle-ugjennomtrengelig substans som består av natriumdiatrizoat eller kaliumjodid.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 6-8, karakterisert ved at det anvendes et størkne-bad som består av bomullsfrøolje.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 6-9, karakterisert ved at det anvendes et størkne-bad som rystes ved hjelp av kraftig omrøring.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 - 10, karakterisert ved at mikrokulene fra trinn b) stabiliseres ved hjelp av oppvarming.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 6-11, karakterisert ved at mikrokulene fra trinn b) stabiliseres ved hjelp av kryssbinding med glutaraldehyd.

13. Fremgangsamåte som angitt i krav 6 - 12, karakterisert ved at mikrokulene vaskes ved hjelp av etyleter eller petroleumeter.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 - 13, karakterisert ved at den ønskede størrelsen som anvendes er fra omkring 9^ u til omkring 100 , foretrukket fra omkring 10 til omkring 50^ u.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 6 - 14, karakterisert ved at mikrokulene oppløses i blod innen fra omkring 15 til omkring 30 minutter etter at de er tilført.

16. Anvendelse av mikrokuler som angitt i krav 1, for å muliggjøre visualisering av en arteriesirkulasjon i blod-strømmen hos et individ når mikrokulene injiseres i blod-strømmen i individets sirkulasjonssystem, slik at en under-søkelse av et røntgenbilde av mikrokulene muliggjør en visualisering av arteriesirkulasjonen ved at røntgenstrålene absorberes av mikrokulene.