膽汁分泌與排泄物理模型及膽漏物理模型設(shè)計研究

令狐恩強 楊杰

解放軍總醫(yī)院消化科

引言

膽漏是多種原因引起的膽汁從膽管系統(tǒng)直接漏入腹腔的一種疾病，它是外傷或手術(shù)導致患者直接死亡的原因之一。膽管任何一個部位出現(xiàn)破裂都會發(fā)生膽漏，不同位置的膽漏差別很大。人體是一個非常復雜的系統(tǒng)，很難找到一種在膽汁成分、膽汁分泌量、膽管腔的粗細等與人體完全符合，又容易得到的動物來完全模擬人的不同位置的膽漏。

1 材料和方法

1.1 膽汁分泌排泄物理模型的結(jié)構(gòu)

如圖1。

圖1 體外物理模擬膽汁分泌排泄模型圖

1.1.1 模擬肝內(nèi)膽管

使用直徑3 mm的醫(yī)用輸液管2根，分別連接Y形連接管的兩臂，表示左右肝管。

1.1.2 模擬肝外膽管

選自直徑8 mm，長9 cm的硅膠管，直接與上述Y形管相連，末端與三通相連。

1.1.3 模擬膽汁分泌量

在模擬肝內(nèi)膽管上分別連接一個微量泵，模擬肝內(nèi)膽管遠端分別接輸液袋；模擬左右肝管的液體流量，依照右側(cè)肝臟分泌量大約是左側(cè)肝臟兩倍的速度控制液體流量，在確定左右肝管每小時液體流量后，調(diào)整微量泵的給液速度以模擬人體環(huán)境下左右葉的分泌量。

1.1.4 模擬膽管腔內(nèi)壓力

正常肝外膽管腔內(nèi)壓力在0.9～2.1 kPa之間，換算成厘米水柱（1 kPa＝10.2 cmH2O），大致在10～20 cmH2O之間，因此，模擬壓力的解決方法為在模擬肝外膽管末端，連接一個塑料管，壓力的大小用該塑料管的高低表示，如：10 cm水柱，則塑料管排水的高度高于模擬肝外膽管末端10 cm。見圖2。＝1.04 ml/min。

1.2.2 左右肝管每分鐘流量計算

將每分鐘量分成3份，右肝管流量占2/3，左肝管占1/3。

右肝管流量實際是（1.04÷3）×2＝0.69 ml左肝管流量實際是 1.04÷3＝0.35 ml

1.2.3 流量控制

使用兩個微量控制泵，分別控制左右肝管的液體流量，右肝管每分鐘0.69 ml，左肝管每分鐘0.35 ml。

1.2.4 模擬膽管腔壓力

分別按照最低和最高壓力，設(shè)計為10 cmH2O、20 cmH2O，排水口高于膽總管最低處10 cm、20 cm。

1.2.5 模型放置位置

依據(jù)膽管正常情況下在人體的位置，將模型放置在距地面1.2 m的位置。

1.2.6 測試時間

1 h。

1.2.7 測試人

由5個注冊護士調(diào)整微量控制泵，收集液體，每人進行5次測試，每次1 h，記錄測試結(jié)果。

1.3 模擬膽漏模型

1.2 模擬膽汁分泌及排泄測試

假設(shè)每日肝臟膽汁總分泌量為1 500 ml。

1.2.1 每分鐘膽汁流量

每分鐘膽汁流量=1 500 ml÷（24 h×60 min）

圖2 膽管末端壓力設(shè)計

依照臨床常見情況，分為肝內(nèi)膽管膽漏、肝外膽管膽漏、肝外膽管復雜膽漏。

1.3.1 模擬肝內(nèi)膽管膽漏

肝內(nèi)膽管膽漏分為左側(cè)肝管膽漏和右側(cè)肝管膽漏兩種。分別在模擬左側(cè)或右側(cè)肝管上剪開1/2管壁，以模擬右側(cè)或左側(cè)肝內(nèi)膽管膽漏，見圖3、圖4。

1.3.2 模擬肝外膽管膽漏

直接在模型肝外膽管上1/3處剪開缺口，大小不超過管壁1/2，見圖5。

1.3.2 模擬肝外膽管復雜膽漏

依照常見的狹窄口上伴膽漏的病例設(shè)計模型，在漏口下方使用23 G注射針的針心插入模型肝外膽管之中，用皮筋在管腔外勒緊，模擬狹窄，保證針心與管壁之間沒有空隙，見圖6。

1.4 腹腔設(shè)計及漏出液量的收集

圖3 右側(cè)肝內(nèi)膽管膽漏模型

圖5 肝外膽管膽漏模型

在設(shè)計膽漏處的管壁上接一個封閉式袋子，使漏出的液體完全流到袋子內(nèi)，以模擬漏入腹腔的液體。收集袋內(nèi)的液體并測量記錄漏出量。以30分鐘為一個時段，重復6次并記錄每次漏出量。各組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表1。

圖4 左側(cè)肝內(nèi)膽管膽漏模型

圖6 肝外膽管復雜膽漏模型

2.1.2 模擬膽總管末端壓力為20 cmH2O

5名測試人員，操控模擬1小時，模擬膽汁排泄量各組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表2。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計分析和處理。所有的統(tǒng)計檢驗均采用雙側(cè)檢驗，α＝0.05為檢驗水準。計量資料采用t檢驗，如方差不等則采用參數(shù)檢驗。

2 結(jié)果

2.1 膽汁分泌及排泄模擬測試

2.1.1 模擬膽總管末端管壓力為10 cmH2O

5名測試人員操控模擬1小時，模擬膽汁排泄量

2.2 膽系不同部位膽漏模擬膽汁漏出量

2.2.1 肝內(nèi)膽管部分膽漏模擬膽汁漏出量

2.2.1.1 左側(cè)肝內(nèi)膽管部分膽漏模擬膽汁漏出量

模擬膽管末端壓力為10 cmH2O時30分鐘漏出量為（1.56±0.25）ml；膽管末端壓力為20 cmH2O時30分鐘漏出量為（6.35±1.8）ml，兩組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），見表3。

2.2.1.2 右側(cè)肝內(nèi)膽管部分膽漏模擬膽汁漏出量

模擬膽管末端壓力為10 cmH2O時30分鐘漏出量為（5.22±0.83）ml；膽管末端壓力為20 cmH2O時30分鐘漏出量為（6.89±1.19）ml，兩組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表3。

2.2.2 肝外膽管部分膽漏模擬膽汁漏出量

模擬膽管末端壓力為10 cmH2O時30分鐘漏出量為（31.42±0.87）ml；膽管末端壓力為20 cmH2O 30分鐘漏出量在（33.32±0.86）ml，兩組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），見表4。

2.2.3 肝外膽管復雜膽漏模擬膽汁漏出量

模擬膽管末端壓力為10 cmH2O時30分鐘漏出量為（32.07±1.07）ml，見表4。

2 討論

膽漏是多種原因引起的膽汁從膽管系統(tǒng)直接漏入腹腔的一種疾病，是腹部外科手術(shù)、膽道介入和外傷后的常見并發(fā)癥，發(fā)生率在5%～8%左右[1-3]。膽管任何一個部位出現(xiàn)破裂都會發(fā)生膽漏，不同位置的膽漏差別很大。人體是一個非常復雜的系統(tǒng)，很難找到一種在膽汁成分、膽汁分泌量、膽管腔的粗細等與人體完全符合，又容易得到的動物來完全模擬人的膽汁分泌與排泄系統(tǒng)以模擬膽系不同位置的膽漏。

為此經(jīng)過反復探索，研究設(shè)計了體外模擬膽汁與分泌的物理模型。該系統(tǒng)的設(shè)計考慮了以下因素：膽汁分泌量、肝內(nèi)外膽管直徑、膽管末端壓力、膽管漏口、漏出液的收集等。

2.1 膽汁分泌量

膽汁是肝臟細胞持續(xù)分泌的一種用于具有多種功效的體液，每日分泌總量在800～1 500 ml。利用微量泵持續(xù)泵注液體，即模擬膽汁持續(xù)分泌過程又控制了24 h的分泌總量；同時考慮肝左葉、肝右葉分泌量也有差異，分配模擬左右肝管不同的分泌量，依照人體解剖結(jié)構(gòu)，右葉明顯大于左葉，設(shè)計右側(cè)分泌量是左葉的2倍，由此模擬膽汁分泌量的問題得到解決。

2.2 肝內(nèi)外膽管設(shè)計

肝內(nèi)外膽管主要是管腔直徑，雖然膽管也有平滑肌纖維，但主要是要保持一定的張力，因此在模擬肝內(nèi)外膽管時主要考慮了不同部位膽管的直徑，正常人體膽管的內(nèi)徑為：肝內(nèi)膽管直徑小于3 mm，肝外膽管直徑小于8 mm，故應用3 mm的輸液管模擬肝內(nèi)膽管，8 mm的柔軟硅膠管為肝外膽管，基本符合肝內(nèi)外膽管管腔的要求。

表1 壓力為10 cmH2O組不同操作者模擬膽汁1小時總排量

表2 20 cmH2O壓力不同操作者的模擬膽汁1 h總排量

表3 模擬肝內(nèi)膽管部分膽漏漏出量

表4 模擬肝外膽管部分膽漏膽汁漏出量

2.3 膽管末端壓力設(shè)計

膽管腔內(nèi)壓力正常情況下在0.9～2.1 kPa之間[4]，很難找到符合這個條件的壓力控制器，通過仔細分析與反復試驗，應用厘米水柱來表示這一壓力具有可行性，將千帕換算成厘米水柱（1 kPa=10.2 cmH2O），則膽管末端壓力應該在10～20 cmH2O之間，在模擬膽總管一側(cè)增加一個測量尺，將末端膽管引流到20 cm以上的液體管上，依照設(shè)定壓力，確定液體管的高度，如使用10 cm水柱，液體管的高度設(shè)定為10 cm，如使用20 cm水柱，液體管的高度設(shè)定為20 cm，這樣可以相對準確表示膽管末端壓力。

2.4 效果測試

5個注冊護士，經(jīng)過訓練可熟練操作己經(jīng)建立的模擬膽汁分泌與排泄系統(tǒng)，每人進行5次測試，對所得數(shù)據(jù)進行比較。發(fā)現(xiàn)不同人員操作模擬膽汁分泌排泄系統(tǒng)，模擬膽汁的排出量不論是10 cm水柱還是20 cm水柱，比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。該設(shè)計與膽囊切除后的臨床生理膽汁分泌排泄系統(tǒng)有一定的相似性：臨床上常見的膽漏病例，大多數(shù)已經(jīng)進行了膽囊切除術(shù)，經(jīng)肝臟分泌的膽汁直接進入膽管系統(tǒng)，到達膽總管，膽管腔內(nèi)容納不下的膽汁，在到達一定壓力后直接從乳頭排出至十二指腸腔，此設(shè)計系統(tǒng)與之相符。

2.5 膽管漏口設(shè)計

膽管漏口，不論是肝內(nèi)膽管還是肝外膽管，漏口的設(shè)計均是切破模擬膽管1/2管腔，漏口較大，但漏口處的另一側(cè)壁完整延續(xù)，稍大于臨床所見膽管漏口，這主要是為了便于觀察。

2.6 漏口漏出液的收集

生理狀態(tài)下，漏出的膽汁直接排泄入腹腔，如果進行腹腔引流，則漏出液會經(jīng)過腹腔引流袋引流到體外液體收集袋內(nèi)，為了模仿這一過程，模擬膽管漏口處直接銜接一個液體收集袋，將其完全包裹在模擬膽管的周圍，保證沒有液體隨管壁流到其他地方。

5名測試人員分別操控體外模擬膽汁分泌與排泄物理模型，每次操作1 h，反復5次，收集測量模擬膽汁排泄量各組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），說明自行設(shè)計體外模擬膽汁分泌與排泄物理模型系統(tǒng)性能穩(wěn)定，可以成功模擬膽系各部位膽漏模型。

生理情況下，膽管末端括約肌壓力在維持膽道壓力、調(diào)節(jié)膽汁排泄以及防止十二指腸液逆流等方面起重要作用。膽漏發(fā)生時，膽管腔內(nèi)壓力下降，膽管末端括約肌處于關(guān)閉狀態(tài)，導致和加重了膽漏的發(fā)生。體外模擬膽漏膽汁漏出量試驗證明，肝內(nèi)膽管膽漏模型及肝外膽管膽漏模型在膽管末端壓力為20 cmH2O時膽漏漏出量明顯高于膽管末端壓力為10 cmH2O時的漏出量（P＜0.05）。說明膽管末端括約肌的壓力是影響膽漏愈合的主要因素。體外模擬膽汁分泌與排泄物理模型為體外進一步分析不同部位膽漏發(fā)生機制及膽漏微創(chuàng)治療提供科學理論依據(jù)提供、創(chuàng)造了條件。

[1] Viganò L, Ferrero A, Sgotto E, et al. Bile leak after hepatectomy:predictive factors of spontaneous healing[J]. Am J Surg., 2008,196(2): 195-200.

[2] Li SQ, Liang LJ, Peng BG, et al. Bile leakage after Hepatectomy for hepatolithiasis:risk factors and management[J]. Surgery, 2007,141(3): 340-5.

[3] Nilsson U, Evander A, Ihse I, et al. MocibobA.Percutaneous transhepatic cholangiography and drainage. Risks and complications[J]. Acta Radiol Diagn Stockh)., 1983, 24(6): 433-9.

[4] 黃志強, 黃曉強, 宋青. 黃志強膽道外科手術(shù)學(1版)[M]. 北京: 人民軍醫(yī)出版社, 1993: 6-21.