血管夾對大鼠頸總動脈擠壓損傷的研究

余寬寬，梁向黨，孫 賡，郭占芳，鄒秀強，房卓群

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·論著·

血管夾對大鼠頸總動脈擠壓損傷的研究

余寬寬，梁向黨，孫 賡，郭占芳，鄒秀強，房卓群

目的 探討血管夾對大鼠頸總動脈的擠壓損傷。方法 將40只雄性SD大鼠隨機分為兩組，每組各20只，用改進(jìn)后的血管夾分別對兩組大鼠的左側(cè)頸總動脈給予30 g和90 g的壓力進(jìn)行15 min的夾閉，右側(cè)頸總動脈作為對照，術(shù)后正常飲食喂養(yǎng)3周。通過大體觀察、超聲血流檢測、組織形態(tài)學(xué)觀察、血管創(chuàng)傷評分對血管損傷情況進(jìn)行評估。結(jié)果 兩組大鼠左側(cè)頸總動脈損傷修復(fù)完好，超聲血流通暢，HE染色內(nèi)膜無明顯損傷增生，與右側(cè)頸總動脈比較血管創(chuàng)傷評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論 血管夾在血管吻合的過程中對血管的損傷不可避免，但這種僅因夾閉造成的暫時性損傷可通過自身修復(fù)。

血管夾；血管系統(tǒng)損傷；頸總動脈；大鼠

現(xiàn)代外科手術(shù)中，血管夾可以止血或控制血管血流方向，從而保證手術(shù)過程中視野清晰和手術(shù)的順利完成。但血管夾在使用時會對血管產(chǎn)生一定的損傷，因此對血管夾導(dǎo)致的血管創(chuàng)傷研究也隨之不斷深入[1-3]。血管夾對血管的損傷程度與血管夾夾閉血管的壓力、血管夾齒口幾何形狀、血管管徑、夾閉時間和血管的健康狀況等因素有密切聯(lián)系[4-5]。Dujovny等[1]提出了血管最小閉合力(minimum occlusion force， MOF)的概念，即血管夾夾閉靶血管時剛好阻斷血管血流所需要的壓力，對健康血管而言，血管最小閉合力與血管外徑、靶血管血壓、血管夾寬度三個因素呈直徑線性相關(guān)。Trobec和Gersak[6]通過改進(jìn)測量方法，直接測量血管夾夾閉靶血管時的MOF，并且發(fā)現(xiàn)MOF對靶血管產(chǎn)生的壓強與其動脈收縮壓非常接近，同時他們實驗證實當(dāng)血管實際閉合力(actual clamping force， ACF)是MOF的3倍時，不僅能夠很好地防止血管夾滑脫，并且能夠同時保證血管不會造成不可修復(fù)的夾傷。Famaey 等[7]通過進(jìn)一步實驗證實了MOF與血管的收縮壓非常接近，同時發(fā)現(xiàn)MOF對血管的收縮功能和內(nèi)皮完整性損傷很小，但增加擠壓力和使用有紋理的血管夾會大大加重對血管的損傷。目前血管夾MOF和ACF對血管各層損傷的研究都集中在血管損傷后即刻取材觀察血管損傷情況[8]，對于動脈損傷后血管慢性期變化的研究還較少[9-11]，而動脈血管慢性期變化是引發(fā)并發(fā)癥的主要原因[12-13]，因此研究血管夾損傷動脈后慢性期的變化具有重要意義。本實驗通過血管夾夾閉擠壓損傷動脈血管，觀察血管損傷后自我修復(fù)情況。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與器械 健康成年雄性SD大鼠40只，體重350～450 g(許可證號：SCXK-2012-006)，購自解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院，彈簧壓力可調(diào)型血管夾(X20850)購自上海金鐘醫(yī)療器械廠。為使實驗過程中血管夾對血管損傷均勻一致，將壓力可調(diào)型血管夾夾口進(jìn)行部分改造，夾口上下各焊接一個光滑金屬薄片，血管夾合攏后金屬薄片相互平行，見圖1。組織包埋機(德國Leica)，石蠟組織切片機(德國Leica)，光學(xué)顯微鏡及照相裝置(日本OLYMPUS),超聲診斷儀(美國GE-logiq3)。

圖1 經(jīng)過改造可以對血管施加所需壓力的自制血管夾

兩塊相互平行的金屬夾片(空心箭頭)；通過旋轉(zhuǎn)螺紋調(diào)節(jié)血管夾對靶血管的夾閉力(實心箭頭)

1.2 實驗方法

1.2.1 調(diào)整血管夾壓力：通過更換可調(diào)型血管夾的彈簧的大小和松緊程度，改變血管夾壓力大小，運用壓力推拉計對血管夾尖部受到的閉合力進(jìn)行測量、調(diào)整使彈簧對血管夾遠(yuǎn)端所產(chǎn)生的壓力達(dá)到實驗所需要的壓力。根據(jù)Trobec和Gersalc[6]的研究，阻斷大鼠動脈血流需要的最小血管外壓強為123 mmHg。因不同大鼠左頸總動脈之間血流存在個體差異，為保證血管夾能夠阻斷所有大鼠的動脈血流和在最低壓力時對動脈損傷最小，F(xiàn)amaey等[7]將對靶血管的壓強分別增加到約為MOF和ACF的1.4倍，即在本實驗中將血管夾壓力調(diào)整為30 g和90 g。

1.2.2 計算血管壓強:血管夾和動脈血管的接觸面積可通過S=π×W(mm) ×D(mm)/2進(jìn)行計算，S代表血管夾和動脈血管接觸面積；D代表靶動脈血管的外徑；W代表血管夾的寬度同時也是靶動脈血管段的長度。血管受的壓強通過P=F/S進(jìn)行計算，P代表動脈血管受到的壓強；F代表血管夾壓力；A代表血管夾和動脈血管接觸面積。頸總動脈的外徑D和血管夾的寬度W運用游標(biāo)卡尺分別測量5次，計算其平均值作為實驗數(shù)值。將測得的平均值代入公式即可得出血管夾對動脈的平均壓強。

1.2.3 分組及夾閉左側(cè)頸總動脈：將40只SD大鼠根據(jù)所受壓力不同隨機分為30 g壓力組和90 g壓力組，每組各20只，右側(cè)血管暴露但不夾閉作為對照。用1%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉(40 mg/kg)，仰臥固定于手術(shù)臺上，在下頜骨和胸骨柄上端之間做一縱形切口，逐層鈍性分類筋膜頸部肌肉，小心分離迷走神經(jīng)，左、右頸總動脈分別游離1.2 cm。將血管夾壓力調(diào)到30 g和90 g分別夾閉30 g壓力組和90 g壓力組大鼠左側(cè)頸總動脈，夾閉時間均為15 min，夾閉時用溫生理鹽水濕潤頸總動脈及其周圍組織。移除血管夾后通血5 min，確認(rèn)無滲血且頸總動脈搏動后逐層縫合頸部筋膜和皮膚，將大鼠放入恒溫箱中待蘇醒后放回飼養(yǎng)籠中常規(guī)飼養(yǎng)3 周。

1.3 觀察方法

1.3.1 大體觀察：移除血管夾后觀察大鼠頸總動脈夾閉后動脈遠(yuǎn)端血管是否有搏動；血管夾移除后血管的外形變化；術(shù)后第3周常規(guī)麻醉后，按原手術(shù)切口切開皮膚，鈍性分離淺筋膜和肌肉組織，暴露左頸總動脈及其周圍組織，動脈兩端游離出足夠的長度，觀察其通血情況;肉眼觀察血管與周圍組織增生粘連情況。如見血管紅潤且動脈搏動有力則說明血管通暢;如動脈遠(yuǎn)端塌陷、蒼白、萎縮變細(xì)則說明頸總動脈有血栓栓塞形成。

1.3.2 血流超聲檢測：術(shù)后第3周，用超聲診斷儀(美國GE-Logiq3)對左、右側(cè)頸總動脈檢測平均血流速度，觀察血管有無增生狹窄。

1.3.3 組織形態(tài)學(xué)觀察：術(shù)后第3周分別在左頸總動脈近端移行處和遠(yuǎn)端形成頸內(nèi)、外動脈處用4-0線結(jié)扎，用顯微剪將頸總動脈及其周圍少量不易分離組織一起取出，觀察血管是否通暢。將取出的血管組織迅速放入10%甲醛浸泡過夜(24 h)，固定、脫水、透明、浸蠟后石蠟包埋，橫行切成5 μm厚石蠟片，放入37℃烤箱中過夜；二甲苯及梯度濃度乙醇脫蠟，HE染色，梯度濃度乙醇和二甲苯脫水，中性樹脂封片固定，光鏡觀察動脈血管內(nèi)膜增生或者內(nèi)膜損傷情況。

1.3.4 血管創(chuàng)傷評分：依據(jù)Moore等[14]對動脈損傷評分原則，術(shù)后第3周對兩組大鼠雙側(cè)頸總動脈損傷進(jìn)行分級評分，0級：無損傷；1級：內(nèi)皮完整但形態(tài)改變；2級：內(nèi)皮壓縮明顯；3級：內(nèi)皮撕裂小于1 mm；4級：內(nèi)皮剝脫大于1 mm；5級：內(nèi)皮損傷并伴有較小的中膜損傷；6級：伴有較大的中膜損傷。

2 結(jié)果

2.1 血管夾對靶血管壓強 SD大鼠左側(cè)頸總動脈外徑平均值D=1.20 mm；血管夾寬度W=6.68 mm，血管夾壓力為30 g時對血管的平均壓強為177 mmHg；血管夾壓力為90 g時對血管的平均壓強為531 mmHg。

2.2 大體形態(tài)觀察 移除血管夾后兩組左側(cè)頸總動脈迅速充盈，受擠壓動脈呈梭形擴張狀態(tài)，血管遠(yuǎn)端可見明顯搏動；術(shù)后第3周兩組左側(cè)頸總動脈充盈搏動正常，無血栓栓塞形成，與周圍組織有輕度粘連，動脈遠(yuǎn)端無蒼白、塌陷。

2.3 血流超聲檢測 術(shù)后第3周兩組大鼠左、右側(cè)頸總動脈平均血流速度比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；兩組內(nèi)左、右側(cè)頸總動脈平均血流速度比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。兩組大鼠左側(cè)頸總動脈管腔均無增生狹窄。

2.4 組織形態(tài)學(xué)觀察 雙側(cè)頸總動脈組織3 周后石蠟包埋切片，HE染色并于光學(xué)顯微鏡下觀察,30 g壓力組和90 g壓力組大鼠左頸總動脈血管內(nèi)膜完整，可見內(nèi)皮細(xì)胞附著于血管內(nèi)壁，無平滑肌細(xì)胞及其他細(xì)胞增生；血管中膜平滑肌細(xì)胞環(huán)繞血管分布，與右頸總動脈比較，血管無增生增厚也無明顯損傷；血管外膜及其周圍無炎癥細(xì)胞聚集，各種膠原細(xì)胞及其纖維分布無改變，見圖2、3。

表1 術(shù)后第3周兩組大鼠雙側(cè)頸總動脈平均血流速度

圖2 術(shù)后第3周大鼠右側(cè)頸總動脈鏡下病理學(xué)形態(tài)(HE×10) 圖3 術(shù)后第3周大鼠左側(cè)頸總動脈鏡下病理學(xué)形態(tài)(HE×20)

A.30 g壓力組；B.90 g壓力組

2.5 血管創(chuàng)傷評分 術(shù)后第3周30 g壓力組大鼠左頸總動脈血管創(chuàng)傷評分為(0.15±0.04)分，90 g壓力組大鼠為(0.15±0.03)分，兩組大鼠左側(cè)頸總動脈血管創(chuàng)傷評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；兩組大鼠右頸總動脈血管創(chuàng)傷評分為(0.10±0.03)分，其與兩組大鼠左頸總動脈血管創(chuàng)傷評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。

3 討論

兩千多年前，希臘的醫(yī)學(xué)先驅(qū)們就開始使用血管夾在外科手術(shù)或急救中止血。從那以后，越來越多的各式各樣的血管夾出現(xiàn)在歷代醫(yī)學(xué)經(jīng)典當(dāng)中[15]。但古時候醫(yī)學(xué)家們使用的血管夾很像現(xiàn)代機械使用的鉗子，其對血管的損傷也就不言而喻。直到上世紀(jì)初，德國醫(yī)學(xué)家H?pfner在柏林召開的外科臨床大會上向世人們展示了無創(chuàng)血管夾并運用自己發(fā)明的無創(chuàng)血管夾對狗的動脈做了吻合，因為血管夾對吻合中的血管損傷較小，故手術(shù)取得了滿意的效果并引起了廣泛關(guān)注。為了將血管夾對組織造成的損傷降到最低，學(xué)者們在此基礎(chǔ)上對血管夾進(jìn)行改進(jìn)，衍生出各種不同型號的血管夾，如臨床上常用的血管夾有Blalock、Cooley、DeBakey、 Fogarty、Potts、Satinsky等。但是，血管夾的改進(jìn)很大程度上是依賴外科醫(yī)生的直覺而并非臨床證據(jù)，以至于在臨床中經(jīng)常會出現(xiàn)因血管夾損傷血管而引起血管阻塞或者血栓形成[16]。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的醫(yī)學(xué)家開始反思并且研究血管夾對血管特別是伴有粥樣硬化血管的損傷，從多個角度進(jìn)行體內(nèi)和體外的試驗[17-18]。然而這類研究主要集中在血管夾損傷血管后即刻進(jìn)行染色光鏡或者電鏡觀察，缺乏對血管夾損傷遠(yuǎn)期效果和自我修復(fù)情況的研究。

血管最小閉合壓力(MOF)與血管收縮壓很接近[6-7]，本實驗對雄性大鼠左側(cè)頸總動脈分別施加血管收縮壓和實際夾閉壓力1.4倍的壓力夾閉血管，然后讓血管自我修復(fù)3周 后再對血管的損傷情況進(jìn)行分析。通過血管超聲檢查血流情況，發(fā)現(xiàn)兩組損傷的左頸總動脈血流與右側(cè)頸總動脈血流情況并無差異。通過病理分析發(fā)現(xiàn)兩組大鼠損傷的左側(cè)頸總動脈血管內(nèi)膜完整且沒有增厚的跡象。對血管三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行血管創(chuàng)傷評分發(fā)現(xiàn)兩組大鼠受損的左頸總動脈3 周后修復(fù)良好，血管創(chuàng)傷評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義。由此可見，血管具有強大的自我修復(fù)能力，通過血管周圍的滋養(yǎng)動脈、神經(jīng)以及各種生長因子的共同作用，最終使損傷的血管逐步恢復(fù)，保證了循環(huán)系統(tǒng)的健康通暢[19-20]。臨床上使用的血管夾只要按照臨床要求使用得當(dāng)，即使在夾閉血管的過程中對健康的血管產(chǎn)生不同程度的損傷，但這種僅因夾閉造成的暫時性損傷可通過自身和周圍滋養(yǎng)血管、神經(jīng)以及各種生長因子完全修復(fù)。

本實驗研究僅針對健康動脈進(jìn)行夾閉擠壓損傷實驗，而在臨床工作中有很多病變血管(如動脈粥樣硬化)，因此對病變血管受到血管夾夾閉時擠壓損傷的研究還有待進(jìn)一步研究探討。

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A Study of Vascular Clamps on Crush Injury of Common Carotid Arteries in Rats

YU Kuan-kuan1, LIANG Xiang-dang1, SUN Geng2, GUO Zhan-fang1, ZOU Xiu-qiang1, FANG Zhuo-qun1

(1. Department of Orthopedics, General Hospital of the PLA, Beijing 100853, China; 2. Department of Orthopedics, 252 Hospital of the PLA, Baoding, Hebei 071000, China)

Objective To explore vascular clamps on crush injury of common carotid arteries in rats. Methods A total of 40 SD male rats were randomly divided into group A and B (n=20 for each group), and left common carotid arteries of rats in group A and B were occluded using improved vascular clamps respectively under 30 g and 90 g pressure for 15 min, while the right common carotid arteries were used as comparison， all the rats were give normal postoperative feeding for 3 weeks. Conditions of vascular injuries were evaluated with general observation of clamping arteries, vascular ultrasound for blood flow, histomorphology observation and vascular traumatic scores. Results The clamping arteries of rats in the two groups recovered well with smooth blood flow, and there was no neointimal formation in the inner layer by HE (hematoxylin and eosin) staining, and there were no statistically significant differences in vascular traumatic scores between left and right common carotid arteries (P>0.05). Conclusion Vascular injuries by vascular clamps during the process of vascular anastomosis are inevitable, but the impermanent injures can be repaired by itself.

Vascular clamp； Vascular system injuries； Carotid artery； Rats

科技部國際合作項目(2014DFA31230)

100853 北京，解放軍總醫(yī)院骨科(余寬寬、梁向黨、郭占芳、鄒秀強、房卓群)；071000 河北 保定，解放軍252醫(yī)院骨科(孫賡)

梁向黨，E-mail：lxd301@263.net

R-332

A

2095-140X(2015)03-0028-04

10.3969/j.issn.2095-140X.2015.03.007

2014-12-24 修回時間:2015-01-30)