評(píng)估0.1 mm PTFE生物相容性的新西蘭兔實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h1>
2017-08-21 08:55:20張惠鋒閆憲剛陶麒麟
復(fù)旦學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版) 2017年4期
張惠鋒 葉 明 閆憲剛 陳 綱 陶麒麟 賈 兵
(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院心血管中心 上海 201102)
評(píng)估0.1 mm PTFE生物相容性的新西蘭兔實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>
張惠鋒 葉 明 閆憲剛 陳 綱 陶麒麟 賈 兵△
(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院心血管中心 上海 201102)
目的 建立評(píng)估0.1 mm聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)新型肺動(dòng)脈瓣材料生物相容性實(shí)驗(yàn)的新西蘭兔實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。方?選取42只3 kg左右的新西蘭成年兔,應(yīng)用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注麻醉,部分上段開(kāi)胸,右心室流出道預(yù)置荷包,0.1 mm PTFE瓣膜材料經(jīng)荷包中央小切口植入右心室,收緊荷包并打結(jié)完成操作,術(shù)后給予吸氧監(jiān)護(hù)直至完全清醒。結(jié)果 42只新西蘭成年兔接受了手術(shù),死亡6只,其中2只死于麻醉藥物的探索階段,1只死于術(shù)后氣胸,其余3只分別于術(shù)后5天、7天和8天死亡。經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)植入瓣膜材料周圍有血栓形成,調(diào)整術(shù)后抗凝治療方案后無(wú)死亡發(fā)生。其余36只新西蘭成年兔體重增長(zhǎng),完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。結(jié)論 新西蘭兔適合作為0.1 mm PTFE瓣膜材料生物相容性研究的動(dòng)物模型,優(yōu)點(diǎn)是避免了氣管插管和體外循環(huán),氣胸發(fā)生率低。
心瓣膜; 生物相容性; 聚四氟乙烯; 新西蘭兔
0.1 mm PTFE能否作為新型肺動(dòng)脈瓣的瓣膜材料,首先要評(píng)估0.1 mm PTFE的生物相容性,而評(píng)估生物相容性的關(guān)鍵是建立適合的動(dòng)物模型。所謂適合的動(dòng)物模型就是要盡量接近和模擬人體內(nèi)環(huán)境。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的目的,需要將瓣膜材料植入右室流出道或者肺動(dòng)脈中,常用的皮下包埋法[1]顯然無(wú)法滿足本實(shí)驗(yàn)的要求。而以往心臟實(shí)驗(yàn)對(duì)象多采用豬犬羊等大型哺乳動(dòng)物,不僅需要開(kāi)胸手術(shù)、氣管插管和機(jī)械通氣[2-3]、甚至體外循環(huán),還需要大型的實(shí)驗(yàn)儀器和專業(yè)人員的配合;術(shù)后面臨著循環(huán)呼吸功能不全、氣胸、出血等問(wèn)題[4],嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)后動(dòng)物的生存率。當(dāng)前,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物日趨小型化,我們選擇新西蘭成年兔作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,并探索實(shí)驗(yàn)方法,建立瓣膜材質(zhì)生物相容性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并完成評(píng)估。
材 料 和 方 法
實(shí)驗(yàn)材料 本實(shí)驗(yàn)所用0.1 mm PTFE薄片由美國(guó)戈?duì)柟咎峁?復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)房提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)、消毒手術(shù)器械以及縫線等。所用藥物氯胺酮由福建古田藥業(yè)有限公司生產(chǎn),右美托嘧啶針劑由江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司生產(chǎn),肝素針劑由山東棗莊賽諾康生化股份有限公司生產(chǎn),阿司匹林片劑由安徽東盛制藥有限公司生產(chǎn)。
實(shí)驗(yàn)對(duì)象 42只3 kg左右的新西蘭成年兔由上海市青浦動(dòng)物飼養(yǎng)站提供,均具備動(dòng)物檢疫合格證。
實(shí)驗(yàn)步驟 取3 kg左右的新西蘭成年兔,采用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注麻醉。麻醉生效后,將新西蘭兔四肢固定于動(dòng)物操作臺(tái)上,胸部朝上,給予鼻罩吸氧。剪除頸部和胸骨上部的兔毛,常規(guī)消毒鋪巾后,自胸骨上凹起始縱形正中切開(kāi)胸部上1/3皮膚,小心鈍性分離胸骨后間隙,緊貼胸骨左緣剪斷第1～3肋骨,如果出現(xiàn)肋間動(dòng)脈出血,可給予5-0聚丙烯縫線縫扎。應(yīng)用胸骨撐開(kāi)器撐開(kāi)胸骨,暴露心包,剪開(kāi)上部心包,顯露肺總動(dòng)脈和右心室流出道表面。靜脈給予肝素1 mg/kg后,在右心室流出道預(yù)置荷包,在荷包中央切開(kāi)一小口,同時(shí)拉緊荷包控制出血,在8 mm×3 mm的0.1 mm PTFE薄片尾端預(yù)置5-0聚丙烯縫線,前端通過(guò)切口塞入右心室,收緊荷包并打結(jié),將薄片尾端固定于右心室表面,縫合肋骨,逐層縫合肌層和皮膚。術(shù)后給予吸氧監(jiān)護(hù)直至完全清醒,一般需要2～3 h (圖1、2)。
術(shù)前應(yīng)用頭孢類抗生素每天1次,每次100 mg/kg,術(shù)后連續(xù)應(yīng)用3天。自術(shù)后第1天起連續(xù)7天給予肝素1 mg/kg皮下注射,每天1次,此后改為阿司匹林5 mg/kg口服,每天1次。
結(jié) 果
42只新西蘭成年兔全部接受了手術(shù),死亡6只,均發(fā)生于實(shí)驗(yàn)早期,即實(shí)驗(yàn)的探索階段,究其原因如下:
麻醉 麻醉是動(dòng)物模型建立成功的前提,由于無(wú)氣管插管和機(jī)械輔助通氣,同時(shí)需要剪斷部分肋骨,對(duì)于麻醉要求高。本組中因麻醉死亡2只,分別應(yīng)用25%烏拉坦4 mL/kg肌注+10%水合氯醛腹腔內(nèi)注射,氯胺酮35 mg/kg+咪唑安定0.2 mg/kg肌注[5-7],均無(wú)法達(dá)到手術(shù)要求,在增加藥物過(guò)程中出現(xiàn)呼吸抑制而死亡。直至采用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注[8],可以維持麻醉2～3 h,對(duì)呼吸幾乎無(wú)影響,同時(shí)鎮(zhèn)痛效果好,完全耐受切皮,剪斷肋骨,牽拉心臟等刺激,符合本實(shí)驗(yàn)的要求。
氣胸 1只新西蘭兔在術(shù)后蘇醒期間死亡,手術(shù)后主要表現(xiàn)為氣促和吸凹,考慮為氣胸所致。在鈍性分離胸骨后間隙時(shí),由于分離過(guò)廣,容易損傷左側(cè)胸膜,造成左側(cè)氣胸。因此,在分離胸骨后間隙時(shí)盡量小心仔細(xì),不需要過(guò)多分離,避免氣胸。
血栓形成 3只新西蘭兔分別于術(shù)后5天、7天和8天死亡,經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)傷口及縱隔均無(wú)感染,打開(kāi)右心室發(fā)現(xiàn)植入的材料周圍有血栓形成(圖3)?？赡芘c抗凝治療不足有關(guān),手術(shù)當(dāng)日肝素皮下注射,第2天開(kāi)始口服阿司匹林,將其溶于飲水中。但是術(shù)后早期新西蘭兔仍存在進(jìn)食不佳等術(shù)后不良反應(yīng),故口服阿司匹林并未起到有效的抗凝作用。此后調(diào)整抗凝方案,在術(shù)后應(yīng)用肝素1 mg/kg,每天1次肌注,1周后再改用阿司匹林口服,未再發(fā)生死亡。
A:The one third upper skin was opened and the first,second and third rib were divided closely to the left edge of the stern. B:The main pulmonary artery and right ventricle was exposed after the pericardium was incised.C:Suture line was put to the surface of right ventricular outflow tract.D:A small hole was made in the middle of suture line with the blade. E:The 0.1 mm PTFE strip was put into the right ventricle through the small hole.F:The suture line was tightened.RVOT:Right ventricular outflow tract.
圖1 瓣膜材料(0.1 mm PTFE)植入示意圖
Fig 1 The diagram of valve material (0.1 mm PTFE) implantation
A:Exposure for pulmonary artery and right ventricular flow tract;B:Accomplished.
圖2 新西蘭兔模型
Fig 2 The model of New Zealand rabbit
A:Thrombosis was detected inside right ventricle;B:Thrombosis was detected on the surface of 0.1 mm PTFE.
圖3 死亡新西蘭兔的解剖探查
Fig 3 Anatomical detection of the dead rabbits
討 論
近年來(lái),新西蘭兔越來(lái)越多地應(yīng)用于心臟動(dòng)物模型的研究[9-10],源于其成本低、溫順易飼養(yǎng)和存活率高的特點(diǎn)。我們經(jīng)過(guò)不斷摸索,選擇新西蘭兔來(lái)作為心臟實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物模型,應(yīng)用部分開(kāi)胸,通過(guò)0.1 mm PTFE瓣膜材料植入的方法來(lái)評(píng)估其作為肺動(dòng)脈瓣膜的生物相容性,相比于傳統(tǒng)的動(dòng)物模型具有明顯優(yōu)勢(shì)。
我們將0.1 mm PTFE植入于新西蘭兔右心室流出道來(lái)模擬人體右心系統(tǒng)血流環(huán)境。傳統(tǒng)的材料相容性研究多采用小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,并采用皮下包埋的方式進(jìn)行[11]。雖然手術(shù)簡(jiǎn)單,但是其結(jié)果無(wú)法真實(shí)反映瓣膜材料在搏動(dòng)性血流中的相容性程度。然而,在右心系統(tǒng)環(huán)境中血流相對(duì)緩慢、壓力低、未氧合血流的血黏度較高,這些都是包埋手術(shù)所無(wú)法模擬的。主流的動(dòng)物模型采用豬、犬、羊等偏大型的哺乳動(dòng)物,不僅手術(shù)創(chuàng)傷大,而且容易損傷胸膜,死亡率高,多數(shù)需要?dú)夤懿骞芗昂粑鼨C(jī)正壓通氣[12]。由于動(dòng)物的口腔深,氣道開(kāi)口偏上靠后,給氣管插管帶來(lái)極大的難度,部分動(dòng)物因反復(fù)氣管插管造成氣道出血或穿孔而死亡。采用氣管切開(kāi)插管的方法,雖然解決了經(jīng)口腔插管面臨的難題,但是多數(shù)動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)后不能存活,顯然不適用本研究的要求。
部分開(kāi)胸的嘗試 完全開(kāi)胸會(huì)極大影響實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的呼吸,同時(shí)極易損傷胸膜從而造成氣胸,需要?dú)夤懿骞軄?lái)維持呼吸,增加了實(shí)驗(yàn)難度。能否部分切開(kāi)胸骨,盡量避免對(duì)呼吸的影響？本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱嗽u(píng)估和篩選肺動(dòng)脈瓣的瓣膜材料,主要手術(shù)范圍局限于右心室流出道,而并不需要完全顯露整個(gè)心臟,這使部分開(kāi)胸[13]的設(shè)想成為可能。因此,我們初步設(shè)想從胸骨上凹處起始縱形切開(kāi)上1/3胸骨。但是,新西蘭兔的胸骨非常狹窄,凸起而堅(jiān)硬,很難按照傳統(tǒng)心臟手術(shù)從胸骨中央剪開(kāi)。我們采用貼近胸骨剪斷肋骨的辦法,切斷第1～3肋骨,能更好地顯露右心室流出道,同時(shí)可以避開(kāi)胸膜,降低氣胸的發(fā)生。
右心室流出道荷包法植入 傳統(tǒng)切開(kāi)右心室或者肺動(dòng)脈血管來(lái)放置0.1 mm PTFE瓣膜材料的方法會(huì)導(dǎo)致較多出血,而且需要體外循環(huán)。而預(yù)置荷包能夠控制出血,避免了體外循環(huán),很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。初期我們選擇在主肺動(dòng)脈處預(yù)置荷包,但是由于新西蘭兔的肺動(dòng)脈壁極其薄,荷包預(yù)置造成的針眼出血無(wú)法控制。因此我們選擇右心室流出道,該處為心肌裸區(qū),無(wú)冠狀動(dòng)脈分布。預(yù)置荷包操作簡(jiǎn)單,無(wú)明顯出血。同時(shí),我們將0.1 mm PTFE裁剪成8 mm×3 mm的長(zhǎng)方形便于植入,并在尾端預(yù)置5-0聚丙烯縫線,植入后將瓣膜材料固定于右心室,避免植入后脫落造成肺動(dòng)脈栓塞。
抗凝治療的調(diào)整 初期應(yīng)用肝素皮下注射1天,口服阿司匹林替代的抗凝治療并未達(dá)到很好的效果,3只新西蘭兔死于血栓。據(jù)報(bào)道相比于人類,新西蘭兔具有更加亢進(jìn)的凝血功能[14],纖維蛋白原含量和血黏度高。同時(shí)右心系統(tǒng)存在壓力低、血流相對(duì)緩慢、未氧合血中增加了血液的黏稠度,更易發(fā)生血栓。我們發(fā)現(xiàn)在術(shù)后3天內(nèi)新西蘭兔食欲減退,飲水少,不能完成阿司匹林的口服劑量。因此,我們調(diào)整了抗凝方案,給予肝素1 mg/kg皮下注射,每天1次,1周后改為口服阿司匹林,未再發(fā)生新西蘭兔死亡。
當(dāng)前,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型日趨小型化,許多學(xué)者通過(guò)改良實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件,在小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中完成了模型的建立,取得了良好的效果,降低了實(shí)驗(yàn)的成本。但是,心臟實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿匀欢嗖捎幂^大型的哺乳動(dòng)物。我們通過(guò)不斷嘗試和探索,應(yīng)用成年新西蘭兔,采用部分開(kāi)胸和右心室荷包植入的方法,避免了氣管插管、體外循環(huán)和氣胸的發(fā)生。我們應(yīng)用該動(dòng)物模型來(lái)評(píng)估0.1 mm PTFE瓣膜材料的生物相容性,并可以用于其他右心室植入手術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究,例如經(jīng)右心室肺動(dòng)脈瓣支架植入的實(shí)驗(yàn)等,具有較廣闊的應(yīng)用前景。
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A novel experimental model of New Zealand rabbit for the biocompatible assessment of 0.1 mm PTFE
ZHANG Hui-feng, YE Ming, YAN Xian-gang, CHEN Gang, TAO Qi-lin, JIA Bing△
(DepartmentofCardiovascularSurgery,Children’sHospital,FudanUniversity,Shanghai201102,China)
Objective To establish a novel experimental model of New Zealand rabbit to assess the biocompatibility of 0.1 mm polytetrafluoroethylene (PTFE),a novel material of pulmonary valve.Methods Forty-two adult New Zealand rabbits about 3 kg were selected to give 35 mg/kg ketamine and 0.25 mg/kg dexmedetomidine intramuscularly for the anesthesia.The chest was open to expose the upper segment.The surface of right ventricular outflow tract (RVOT) was exposed after the pericardium was opened partially.The valve material (0.1 mm PTFE) was inserted into the right ventricle via the central mini-incision.Then the skin was closed and the rabbits were recoved with the oxygen inhalation. Results Forty-two adult New Zealand rabbits accepted the operation.Six rabbits died during the early period due to the inappropriate anesthesia drug (n=2),pneumothorax (n=1) and thrombosis (n=3),which occurred the 5th,7thand 8thpostoperative day.The anticoagulation treatment was adjusted to solve the thrombosis problem.Thirty-six rabbits survived for several months with weight increase until the experiment was finished. Conclusions The experimental model of New Zealand rabbit is appropriate for the biocompatible assessment of 0.1 mm PTFE.The advantage is to avoid intubation and cardiopulmonary bypass (CPB) and to decrease the pneumothorax.
cardiac valve; biocompatibility; polytetrafluoroethylene; New Zealand rabbit
R654.2
A
10.3969/j.issn.1672-8467.2017.04.019
2016-06-21;編輯:沈玲)
△Corresponding author E-mail:jiabing2012@hotmail.com
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(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院心血管中心 上海 201102)
評(píng)估0.1 mm PTFE生物相容性的新西蘭兔實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>
張惠鋒 葉 明 閆憲剛 陳 綱 陶麒麟 賈 兵△
(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院心血管中心 上海 201102)
目的 建立評(píng)估0.1 mm聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)新型肺動(dòng)脈瓣材料生物相容性實(shí)驗(yàn)的新西蘭兔實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。方?選取42只3 kg左右的新西蘭成年兔,應(yīng)用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注麻醉,部分上段開(kāi)胸,右心室流出道預(yù)置荷包,0.1 mm PTFE瓣膜材料經(jīng)荷包中央小切口植入右心室,收緊荷包并打結(jié)完成操作,術(shù)后給予吸氧監(jiān)護(hù)直至完全清醒。結(jié)果 42只新西蘭成年兔接受了手術(shù),死亡6只,其中2只死于麻醉藥物的探索階段,1只死于術(shù)后氣胸,其余3只分別于術(shù)后5天、7天和8天死亡。經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)植入瓣膜材料周圍有血栓形成,調(diào)整術(shù)后抗凝治療方案后無(wú)死亡發(fā)生。其余36只新西蘭成年兔體重增長(zhǎng),完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。結(jié)論 新西蘭兔適合作為0.1 mm PTFE瓣膜材料生物相容性研究的動(dòng)物模型,優(yōu)點(diǎn)是避免了氣管插管和體外循環(huán),氣胸發(fā)生率低。
心瓣膜; 生物相容性; 聚四氟乙烯; 新西蘭兔
0.1 mm PTFE能否作為新型肺動(dòng)脈瓣的瓣膜材料,首先要評(píng)估0.1 mm PTFE的生物相容性,而評(píng)估生物相容性的關(guān)鍵是建立適合的動(dòng)物模型。所謂適合的動(dòng)物模型就是要盡量接近和模擬人體內(nèi)環(huán)境。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的目的,需要將瓣膜材料植入右室流出道或者肺動(dòng)脈中,常用的皮下包埋法[1]顯然無(wú)法滿足本實(shí)驗(yàn)的要求。而以往心臟實(shí)驗(yàn)對(duì)象多采用豬犬羊等大型哺乳動(dòng)物,不僅需要開(kāi)胸手術(shù)、氣管插管和機(jī)械通氣[2-3]、甚至體外循環(huán),還需要大型的實(shí)驗(yàn)儀器和專業(yè)人員的配合;術(shù)后面臨著循環(huán)呼吸功能不全、氣胸、出血等問(wèn)題[4],嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)后動(dòng)物的生存率。當(dāng)前,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物日趨小型化,我們選擇新西蘭成年兔作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,并探索實(shí)驗(yàn)方法,建立瓣膜材質(zhì)生物相容性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并完成評(píng)估。
材 料 和 方 法
實(shí)驗(yàn)材料 本實(shí)驗(yàn)所用0.1 mm PTFE薄片由美國(guó)戈?duì)柟咎峁?復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)房提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)、消毒手術(shù)器械以及縫線等。所用藥物氯胺酮由福建古田藥業(yè)有限公司生產(chǎn),右美托嘧啶針劑由江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司生產(chǎn),肝素針劑由山東棗莊賽諾康生化股份有限公司生產(chǎn),阿司匹林片劑由安徽東盛制藥有限公司生產(chǎn)。
實(shí)驗(yàn)對(duì)象 42只3 kg左右的新西蘭成年兔由上海市青浦動(dòng)物飼養(yǎng)站提供,均具備動(dòng)物檢疫合格證。
實(shí)驗(yàn)步驟 取3 kg左右的新西蘭成年兔,采用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注麻醉。麻醉生效后,將新西蘭兔四肢固定于動(dòng)物操作臺(tái)上,胸部朝上,給予鼻罩吸氧。剪除頸部和胸骨上部的兔毛,常規(guī)消毒鋪巾后,自胸骨上凹起始縱形正中切開(kāi)胸部上1/3皮膚,小心鈍性分離胸骨后間隙,緊貼胸骨左緣剪斷第1～3肋骨,如果出現(xiàn)肋間動(dòng)脈出血,可給予5-0聚丙烯縫線縫扎。應(yīng)用胸骨撐開(kāi)器撐開(kāi)胸骨,暴露心包,剪開(kāi)上部心包,顯露肺總動(dòng)脈和右心室流出道表面。靜脈給予肝素1 mg/kg后,在右心室流出道預(yù)置荷包,在荷包中央切開(kāi)一小口,同時(shí)拉緊荷包控制出血,在8 mm×3 mm的0.1 mm PTFE薄片尾端預(yù)置5-0聚丙烯縫線,前端通過(guò)切口塞入右心室,收緊荷包并打結(jié),將薄片尾端固定于右心室表面,縫合肋骨,逐層縫合肌層和皮膚。術(shù)后給予吸氧監(jiān)護(hù)直至完全清醒,一般需要2～3 h (圖1、2)。
術(shù)前應(yīng)用頭孢類抗生素每天1次,每次100 mg/kg,術(shù)后連續(xù)應(yīng)用3天。自術(shù)后第1天起連續(xù)7天給予肝素1 mg/kg皮下注射,每天1次,此后改為阿司匹林5 mg/kg口服,每天1次。
結(jié) 果
42只新西蘭成年兔全部接受了手術(shù),死亡6只,均發(fā)生于實(shí)驗(yàn)早期,即實(shí)驗(yàn)的探索階段,究其原因如下:
麻醉 麻醉是動(dòng)物模型建立成功的前提,由于無(wú)氣管插管和機(jī)械輔助通氣,同時(shí)需要剪斷部分肋骨,對(duì)于麻醉要求高。本組中因麻醉死亡2只,分別應(yīng)用25%烏拉坦4 mL/kg肌注+10%水合氯醛腹腔內(nèi)注射,氯胺酮35 mg/kg+咪唑安定0.2 mg/kg肌注[5-7],均無(wú)法達(dá)到手術(shù)要求,在增加藥物過(guò)程中出現(xiàn)呼吸抑制而死亡。直至采用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注[8],可以維持麻醉2～3 h,對(duì)呼吸幾乎無(wú)影響,同時(shí)鎮(zhèn)痛效果好,完全耐受切皮,剪斷肋骨,牽拉心臟等刺激,符合本實(shí)驗(yàn)的要求。
氣胸 1只新西蘭兔在術(shù)后蘇醒期間死亡,手術(shù)后主要表現(xiàn)為氣促和吸凹,考慮為氣胸所致。在鈍性分離胸骨后間隙時(shí),由于分離過(guò)廣,容易損傷左側(cè)胸膜,造成左側(cè)氣胸。因此,在分離胸骨后間隙時(shí)盡量小心仔細(xì),不需要過(guò)多分離,避免氣胸。
血栓形成 3只新西蘭兔分別于術(shù)后5天、7天和8天死亡,經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)傷口及縱隔均無(wú)感染,打開(kāi)右心室發(fā)現(xiàn)植入的材料周圍有血栓形成(圖3)?？赡芘c抗凝治療不足有關(guān),手術(shù)當(dāng)日肝素皮下注射,第2天開(kāi)始口服阿司匹林,將其溶于飲水中。但是術(shù)后早期新西蘭兔仍存在進(jìn)食不佳等術(shù)后不良反應(yīng),故口服阿司匹林并未起到有效的抗凝作用。此后調(diào)整抗凝方案,在術(shù)后應(yīng)用肝素1 mg/kg,每天1次肌注,1周后再改用阿司匹林口服,未再發(fā)生死亡。
A:The one third upper skin was opened and the first,second and third rib were divided closely to the left edge of the stern. B:The main pulmonary artery and right ventricle was exposed after the pericardium was incised.C:Suture line was put to the surface of right ventricular outflow tract.D:A small hole was made in the middle of suture line with the blade. E:The 0.1 mm PTFE strip was put into the right ventricle through the small hole.F:The suture line was tightened.RVOT:Right ventricular outflow tract.
圖1 瓣膜材料(0.1 mm PTFE)植入示意圖
Fig 1 The diagram of valve material (0.1 mm PTFE) implantation
A:Exposure for pulmonary artery and right ventricular flow tract;B:Accomplished.
圖2 新西蘭兔模型
Fig 2 The model of New Zealand rabbit
A:Thrombosis was detected inside right ventricle;B:Thrombosis was detected on the surface of 0.1 mm PTFE.
圖3 死亡新西蘭兔的解剖探查
Fig 3 Anatomical detection of the dead rabbits
討 論
近年來(lái),新西蘭兔越來(lái)越多地應(yīng)用于心臟動(dòng)物模型的研究[9-10],源于其成本低、溫順易飼養(yǎng)和存活率高的特點(diǎn)。我們經(jīng)過(guò)不斷摸索,選擇新西蘭兔來(lái)作為心臟實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物模型,應(yīng)用部分開(kāi)胸,通過(guò)0.1 mm PTFE瓣膜材料植入的方法來(lái)評(píng)估其作為肺動(dòng)脈瓣膜的生物相容性,相比于傳統(tǒng)的動(dòng)物模型具有明顯優(yōu)勢(shì)。
我們將0.1 mm PTFE植入于新西蘭兔右心室流出道來(lái)模擬人體右心系統(tǒng)血流環(huán)境。傳統(tǒng)的材料相容性研究多采用小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,并采用皮下包埋的方式進(jìn)行[11]。雖然手術(shù)簡(jiǎn)單,但是其結(jié)果無(wú)法真實(shí)反映瓣膜材料在搏動(dòng)性血流中的相容性程度。然而,在右心系統(tǒng)環(huán)境中血流相對(duì)緩慢、壓力低、未氧合血流的血黏度較高,這些都是包埋手術(shù)所無(wú)法模擬的。主流的動(dòng)物模型采用豬、犬、羊等偏大型的哺乳動(dòng)物,不僅手術(shù)創(chuàng)傷大,而且容易損傷胸膜,死亡率高,多數(shù)需要?dú)夤懿骞芗昂粑鼨C(jī)正壓通氣[12]。由于動(dòng)物的口腔深,氣道開(kāi)口偏上靠后,給氣管插管帶來(lái)極大的難度,部分動(dòng)物因反復(fù)氣管插管造成氣道出血或穿孔而死亡。采用氣管切開(kāi)插管的方法,雖然解決了經(jīng)口腔插管面臨的難題,但是多數(shù)動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)后不能存活,顯然不適用本研究的要求。
部分開(kāi)胸的嘗試 完全開(kāi)胸會(huì)極大影響實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的呼吸,同時(shí)極易損傷胸膜從而造成氣胸,需要?dú)夤懿骞軄?lái)維持呼吸,增加了實(shí)驗(yàn)難度。能否部分切開(kāi)胸骨,盡量避免對(duì)呼吸的影響？本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱嗽u(píng)估和篩選肺動(dòng)脈瓣的瓣膜材料,主要手術(shù)范圍局限于右心室流出道,而并不需要完全顯露整個(gè)心臟,這使部分開(kāi)胸[13]的設(shè)想成為可能。因此,我們初步設(shè)想從胸骨上凹處起始縱形切開(kāi)上1/3胸骨。但是,新西蘭兔的胸骨非常狹窄,凸起而堅(jiān)硬,很難按照傳統(tǒng)心臟手術(shù)從胸骨中央剪開(kāi)。我們采用貼近胸骨剪斷肋骨的辦法,切斷第1～3肋骨,能更好地顯露右心室流出道,同時(shí)可以避開(kāi)胸膜,降低氣胸的發(fā)生。
右心室流出道荷包法植入 傳統(tǒng)切開(kāi)右心室或者肺動(dòng)脈血管來(lái)放置0.1 mm PTFE瓣膜材料的方法會(huì)導(dǎo)致較多出血,而且需要體外循環(huán)。而預(yù)置荷包能夠控制出血,避免了體外循環(huán),很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。初期我們選擇在主肺動(dòng)脈處預(yù)置荷包,但是由于新西蘭兔的肺動(dòng)脈壁極其薄,荷包預(yù)置造成的針眼出血無(wú)法控制。因此我們選擇右心室流出道,該處為心肌裸區(qū),無(wú)冠狀動(dòng)脈分布。預(yù)置荷包操作簡(jiǎn)單,無(wú)明顯出血。同時(shí),我們將0.1 mm PTFE裁剪成8 mm×3 mm的長(zhǎng)方形便于植入,并在尾端預(yù)置5-0聚丙烯縫線,植入后將瓣膜材料固定于右心室,避免植入后脫落造成肺動(dòng)脈栓塞。
抗凝治療的調(diào)整 初期應(yīng)用肝素皮下注射1天,口服阿司匹林替代的抗凝治療并未達(dá)到很好的效果,3只新西蘭兔死于血栓。據(jù)報(bào)道相比于人類,新西蘭兔具有更加亢進(jìn)的凝血功能[14],纖維蛋白原含量和血黏度高。同時(shí)右心系統(tǒng)存在壓力低、血流相對(duì)緩慢、未氧合血中增加了血液的黏稠度,更易發(fā)生血栓。我們發(fā)現(xiàn)在術(shù)后3天內(nèi)新西蘭兔食欲減退,飲水少,不能完成阿司匹林的口服劑量。因此,我們調(diào)整了抗凝方案,給予肝素1 mg/kg皮下注射,每天1次,1周后改為口服阿司匹林,未再發(fā)生新西蘭兔死亡。
當(dāng)前,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型日趨小型化,許多學(xué)者通過(guò)改良實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件,在小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中完成了模型的建立,取得了良好的效果,降低了實(shí)驗(yàn)的成本。但是,心臟實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿匀欢嗖捎幂^大型的哺乳動(dòng)物。我們通過(guò)不斷嘗試和探索,應(yīng)用成年新西蘭兔,采用部分開(kāi)胸和右心室荷包植入的方法,避免了氣管插管、體外循環(huán)和氣胸的發(fā)生。我們應(yīng)用該動(dòng)物模型來(lái)評(píng)估0.1 mm PTFE瓣膜材料的生物相容性,并可以用于其他右心室植入手術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究,例如經(jīng)右心室肺動(dòng)脈瓣支架植入的實(shí)驗(yàn)等,具有較廣闊的應(yīng)用前景。
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A novel experimental model of New Zealand rabbit for the biocompatible assessment of 0.1 mm PTFE
ZHANG Hui-feng, YE Ming, YAN Xian-gang, CHEN Gang, TAO Qi-lin, JIA Bing△
(DepartmentofCardiovascularSurgery,Children’sHospital,FudanUniversity,Shanghai201102,China)
Objective To establish a novel experimental model of New Zealand rabbit to assess the biocompatibility of 0.1 mm polytetrafluoroethylene (PTFE),a novel material of pulmonary valve.Methods Forty-two adult New Zealand rabbits about 3 kg were selected to give 35 mg/kg ketamine and 0.25 mg/kg dexmedetomidine intramuscularly for the anesthesia.The chest was open to expose the upper segment.The surface of right ventricular outflow tract (RVOT) was exposed after the pericardium was opened partially.The valve material (0.1 mm PTFE) was inserted into the right ventricle via the central mini-incision.Then the skin was closed and the rabbits were recoved with the oxygen inhalation. Results Forty-two adult New Zealand rabbits accepted the operation.Six rabbits died during the early period due to the inappropriate anesthesia drug (n=2),pneumothorax (n=1) and thrombosis (n=3),which occurred the 5th,7thand 8thpostoperative day.The anticoagulation treatment was adjusted to solve the thrombosis problem.Thirty-six rabbits survived for several months with weight increase until the experiment was finished. Conclusions The experimental model of New Zealand rabbit is appropriate for the biocompatible assessment of 0.1 mm PTFE.The advantage is to avoid intubation and cardiopulmonary bypass (CPB) and to decrease the pneumothorax.
cardiac valve; biocompatibility; polytetrafluoroethylene; New Zealand rabbit
R654.2
A
10.3969/j.issn.1672-8467.2017.04.019
2016-06-21;編輯:沈玲)
△Corresponding author E-mail:jiabing2012@hotmail.com
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