新型巨大腹壁疝及腹腔高壓動(dòng)物模型的實(shí)驗(yàn)研究

鄒振玉 楊 碩 王明剛 曹金鑫 鐘杏霞 申英末 陳 杰*

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院疝和腹壁外科, 北京 100043； 2.廣東冠昊生物科技有限公司實(shí)驗(yàn)動(dòng)物部 國(guó)家再生醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510530)

腹壁疝是一種臨床常見疾病，隨著腹部手術(shù)例數(shù)逐年提高，術(shù)后切口疝、造口疝的發(fā)生率也有所增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2%～10%的腹部手術(shù)后會(huì)出現(xiàn)切口疝[1]。主要由于手術(shù)切口和造瘺口等破壞腹壁肌肉腱膜的正常組織結(jié)構(gòu)，加之肥胖、營(yíng)養(yǎng)不良、腹水等因素易導(dǎo)致切口愈合不良[2]。腹壁疝如未進(jìn)行規(guī)范治療容易進(jìn)展為巨大腹壁疝(腹壁缺損最大直徑>12 cm或疝囊容積與腹腔容積的比值>15%[3])。巨大腹壁疝唯一的治療方法是疝修補(bǔ)手術(shù)，但手術(shù)切除巨大疝囊后完全還納疝內(nèi)容物會(huì)造成術(shù)后腹腔內(nèi)高壓(intra-abdominal hypertension，IAH)，甚至發(fā)生腹腔間室綜合征(abdominal compartment syndrome，ACS)，危及患者生命[4]。而且，補(bǔ)片相關(guān)合并癥，如感染、慢性疼痛、腹壁順應(yīng)性降低等發(fā)生率增加。因此，對(duì)巨大腹壁疝修補(bǔ)方式和修補(bǔ)材料的研究尤為重要。但是，如此高風(fēng)險(xiǎn)、高致死率的臨床病例無法進(jìn)行前瞻性的隨機(jī)對(duì)照研究，需要以動(dòng)物模型為基礎(chǔ)。研究通過家兔建立巨大腹壁疝和腹腔高壓模型，希望探索出建立動(dòng)物疝模型的有效方法，為下一步研究巨大腹壁疝治療方法、預(yù)防圍術(shù)期IAH和ACS奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)兔為新西蘭純種大白兔，雌性，1歲齡，體質(zhì)量3～5kg，健康。由廣東冠昊生物科技有限公司動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證號(hào)：SCXK(粵)2014-0035。所有動(dòng)物分籠飼養(yǎng)，飼料為普通兔飼料，自然光照，定時(shí)進(jìn)食，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求限制飲水，動(dòng)物房溫度維持在25度左右。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1)建立腹壁缺損：實(shí)驗(yàn)兔20只，術(shù)前禁食水8 h，備皮，上至臍水平，下至恥骨結(jié)節(jié)水平，兩側(cè)至腋前線。實(shí)驗(yàn)兔取仰臥位，四肢固定于兩側(cè)。3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))戊巴比妥(40 mg/kg)兔耳緣靜脈麻醉，碘酒+乙醇消毒術(shù)區(qū)(圖1)。

圖1 兔腹壁巨大疝制備術(shù)前準(zhǔn)備Fig.1 Preparation of giant ventral hernia in rabbits

于腹壁正中線偏左約一橫指處做長(zhǎng)約5 cm縱向切口，切開皮膚及皮下組織，暴露肌層(圖2A)。向中線方向游離，用彎鉗鉗夾并提起正中線處肌肉組織，劃開肌層，游離肌后腹膜前間隙(圖2B)。保護(hù)腹腔內(nèi)腸管，切除直徑3 cm的肌肉全層，保留腹膜，建立腹壁缺損(圖2C)。注意切除要靠近正中線，以避免關(guān)腹后腹腔內(nèi)容物直接由缺損處疝出。肌層不予縫合，保留肌肉腱膜組織缺損，用絲線縫合皮膚和皮下組織(圖2D)。傷口以康派特醫(yī)用膠涂抹封閉，不再用外層無菌敷料包扎固定。20只實(shí)驗(yàn)兔腹壁結(jié)構(gòu)均做上述外科處理。

圖2 建立腹壁缺損Fig.2 Construction of the abdominal wall defectA：A 5 cm longitudinal incision was made, the skin and subcutaneous tissue was dissected and the muscle layer was exposed; B：Muscularis was dissected from lateral to middle, the muscle layer was divided and the retroperitoneal space was separated; C：Muscular tissue was resected and the defect with diameter about 3 cm was constructed; D：Subcutaneous tissue and skin were sutured.

2)觀察腹壁疝形成過程：手術(shù)后予口服青霉素(10萬單位/kg)3 d，觀察期3個(gè)月，注意實(shí)驗(yàn)兔體溫，局部切口愈合、腫脹情況，切口旁有無包塊膨出。飲食控制，禁水不禁食，造成限水型便秘，使實(shí)驗(yàn)兔腹腔壓力增高，以提高動(dòng)物模型的成功率。待腹壁包塊形成后，使用超聲測(cè)量疝囊的長(zhǎng)寬高，依據(jù)以下公式計(jì)算疝囊體積：疝囊長(zhǎng)×寬×高/腹腔長(zhǎng)×寬×高。實(shí)驗(yàn)兔平臥位，疝囊體積與腹腔容積的比值>15%即可診斷為巨大腹壁疝。

3)測(cè)量腹腔內(nèi)壓：巨大腹壁疝形成后，再次施行手術(shù)。在實(shí)驗(yàn)兔左下腹切開約3 mm的小切口，將輸液管一端沿切口緩慢置入腹腔，另一端連接0.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯化鈉注射液。將0.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯化鈉注射液緩慢注入腹腔內(nèi)，觀察管內(nèi)液平面，直至液平面不再上升。以實(shí)驗(yàn)兔恥骨聯(lián)合為水平，測(cè)量管內(nèi)液平面高度以反映術(shù)前腹腔內(nèi)壓(圖3)。

打開疝囊，可見疝內(nèi)容物為大量腸管，分離黏連后將疝內(nèi)容物完全還納腹腔，顯露疝環(huán)，用可吸收線縫合關(guān)閉疝環(huán)，并使用4 cm×6 cm牛心包生物補(bǔ)片修補(bǔ)腹壁缺損。用絲線縫合關(guān)閉皮膚和皮下組織后，再次向腹腔內(nèi)注入0.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯化鈉注射液，測(cè)量輸液管內(nèi)液平面高度以反映術(shù)后腹腔內(nèi)壓(圖4)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

20只實(shí)驗(yàn)兔中，13只術(shù)后1周切口愈合，3只術(shù)后出現(xiàn)局部紅腫，2周后消退，1例麻醉意外死亡，3只傷口裂開腸管外露死亡。術(shù)后3～18 d開始出現(xiàn)切口旁可復(fù)性包塊，膨出包塊觸診質(zhì)地軟，可完全或部分還納，隨時(shí)間延長(zhǎng)包塊逐漸增大(圖5)。

超聲測(cè)量疝囊體積與腹腔容積的比值>15%時(shí)，實(shí)驗(yàn)兔疝囊最大直徑為(8.73 ± 1.00)cm，行疝修補(bǔ)術(shù)證實(shí)疝環(huán)直徑為(2.58 ± 0.52)cm。

術(shù)前腹腔內(nèi)壓為(4.66±1.34)cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)，疝修補(bǔ)術(shù)后腹腔內(nèi)壓為(13.93±1.61)cmH2O，術(shù)后腹腔內(nèi)壓顯著高于術(shù)前腹腔內(nèi)壓(P<0.01，圖6)。

3 討論

腹壁疝是由于腹壁切口或造口的筋膜和(或)肌層未能完全愈合，在腹內(nèi)壓力的作用下而形成的疝，其疝囊可有完整或不完整的腹膜上皮[3]。隨著腹部手術(shù)例數(shù)逐年提高，術(shù)后切口疝、造口疝的發(fā)生率也有所增加。2%～10%的腹部手術(shù)會(huì)導(dǎo)致切口疝[1]。腹壁切口疝的病因復(fù)雜：(1)患者高齡、肥胖、糖尿病、營(yíng)養(yǎng)不良、長(zhǎng)期使用類固醇激素、免疫功能低下、腹水等因素，導(dǎo)致切口不易愈合；(2)術(shù)中縫合技術(shù)不佳或使用縫合材料不當(dāng)，如使用絲線；(3)術(shù)后切口出現(xiàn)脂肪液化、感染、血腫、無菌性壞死等使切口愈合不良，切口處腹壁強(qiáng)度進(jìn)一步降低；(4)術(shù)后早期持續(xù)性或突然腹壓增高，如腸麻痹、便秘、劇烈咳嗽、噴嚏等[2]。腹壁疝給機(jī)體造成的危害主要取決于疝囊的體積和疝出組織或器官的多少。腹壁疝如未進(jìn)行規(guī)范治療，缺損部分的腹壁逐漸失去腹肌和膈肌的控制和約束，在腹內(nèi)壓的持續(xù)作用下容易進(jìn)展為巨大腹壁疝。巨大腹壁疝是指腹壁缺損最大距離>12 cm或疝囊容積與腹腔容積的比值>15%(不論其腹壁缺損最大距離為多少)[3]。腹壁疝唯一有效的治療手段是疝修補(bǔ)術(shù)。但巨大腹壁疝的治療除了手術(shù)修補(bǔ)缺損，處理圍術(shù)期腹壓增高，預(yù)防IAH和ACS也是治療的重要方面。

圖6 腹壁疝修補(bǔ)術(shù)前術(shù)后腹腔內(nèi)壓對(duì)比Fig.6 Comparison of preoperative and postoperative intra-abdominal pressure △1 cmH2O=0.098 kPa.

巨大腹壁疝發(fā)生時(shí)，大量腹腔內(nèi)臟器移位到疝囊，形成第二腹腔，當(dāng)?shù)诙骨蝗莘e與原腹腔容積之比達(dá)到一定程度時(shí)，機(jī)體的呼吸、循環(huán)功能將受到威脅。這種狀態(tài)被稱之為巨大切口疝伴有腹壁功能不全(loss of abdominal domain)，患者可有以下幾方面的改變：(1)呼吸和循環(huán)系統(tǒng)：由于腹壁缺損巨大，呼吸時(shí)腹肌和膈肌均受限。腹部巨大的突起使膈肌下移，腹腔內(nèi)臟向外移位，影響胸內(nèi)壓、肺活量，造成回心血量減少，心、肺儲(chǔ)備功能均進(jìn)一步降低；(2)腹腔臟器：主要是指空腔臟器，以腸道及膀胱尤為明顯。隨腹腔內(nèi)臟的疝出和移位，導(dǎo)致腹腔壓力降低，易使空腔臟器擴(kuò)張，并影響其血液循環(huán)和自身蠕動(dòng)，加之腹肌功能受限，常引起排便困難和排尿困難；(3)脊柱和胸廓的穩(wěn)定性：從整體來看，腹部的形態(tài)猶如桶狀，這對(duì)維持脊柱的三維結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定具有重要作用，前腹壁的肌肉對(duì)脊柱而言，具有像前支架樣的作用。當(dāng)腹壁肌肉因切口疝發(fā)生缺損和薄弱時(shí)，這種前支架作用受損，可導(dǎo)致或加重脊柱變形，巨大切口疝患者甚至可出現(xiàn)姿態(tài)改變和脊柱疼痛[2]。因此，在治療中要圍繞修復(fù)腹壁功能去選擇手術(shù)方法，而非單純的修補(bǔ)[5]。

處理巨大腹壁疝圍術(shù)期腹壓增高是疝外科醫(yī)師面臨的重要難題。ACS是巨大腹壁疝術(shù)后最嚴(yán)重的合并癥之一，是由于腹內(nèi)高壓導(dǎo)致的心血管、呼吸、腎、腹腔內(nèi)臟、腹壁和顱腦等功能障礙或衰竭的綜合征，以腹內(nèi)高壓、呼吸窘迫、少尿或無尿?yàn)樘卣?，可危及生命[6-7]。有研究[8]提出切除部分腸管行主動(dòng)減容以預(yù)防ACS的發(fā)生，但近遠(yuǎn)期療效如何仍不得而知。ACS在巨大腹壁疝患者圍術(shù)期的高發(fā)生率和致死率使得研究必須以動(dòng)物模型為基礎(chǔ)。但近年開展的新型腹壁疝研究缺乏穩(wěn)定的動(dòng)物模型，使用何種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，如何規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化建立動(dòng)物模型急需引起疝外科研究者的重視。建立穩(wěn)定的動(dòng)物模型勢(shì)必可以為腹壁疝的臨床研究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

本研究中，使用家兔建立腹壁疝和腹腔高壓模型。家兔是常用的動(dòng)物模型，腹壁結(jié)構(gòu)與人體大致相似，存在腹內(nèi)斜肌、腹外斜肌及腹橫肌[8]，且腹壁疝形成后便于觀察。通過切除家兔腹壁肌層建立腹壁缺損。本研究中建立的家兔腹壁缺損為3 cm×3 cm。通過對(duì)比人體與家兔的體長(zhǎng)比例確定腹壁缺損面積。正常成年男性平均身高為170 cm，成年實(shí)驗(yàn)兔體長(zhǎng)約40～50 cm，結(jié)合腹壁巨大疝的定義，本課題組采用公式：實(shí)驗(yàn)兔腹壁缺損/實(shí)驗(yàn)兔體長(zhǎng)=腹壁巨大疝缺損(12 cm)/人體身高，按照此公式計(jì)算，實(shí)驗(yàn)兔腹壁缺損約為2.82～3.53 cm。考慮實(shí)驗(yàn)兔1歲齡仍然有體型增長(zhǎng)10%左右的空間，但過大的腹壁缺損僅縫合皮膚和皮下組織，術(shù)后的高腹壓容易引起傷口裂開和臟器脫垂導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡，因此最終將缺損面積設(shè)置為3 cm×3 cm并獲得成功。文獻(xiàn)[8]報(bào)道，家兔腹壁疝模型的判斷標(biāo)準(zhǔn)：(1)肉眼可見包塊突出腹壁，包括突出范圍面積，無法回納，觸診可捫及疝環(huán)；(2)存在完整疝環(huán)。本研究中，術(shù)后3～18 d開始出現(xiàn)切口旁可復(fù)性包塊，并通過解剖證實(shí)疝環(huán)缺損和腸管黏連，符合判定標(biāo)準(zhǔn)，說明模型建立成功。

腹壓增高是腹壁疝形成的重要因素之一，本研究通過誘導(dǎo)圍術(shù)期限水型便秘增高家兔腹腔壓力[9]。腹腔內(nèi)壓測(cè)量有多種方式，分為直接測(cè)壓法和間接測(cè)壓法。直接測(cè)壓法即通過腹腔引流管或穿刺針連接傳感器進(jìn)行測(cè)壓，測(cè)量值較為準(zhǔn)確。間接測(cè)壓法，即通過測(cè)量腹腔內(nèi)臟器的壓力(下腔靜脈壓、胃內(nèi)壓、直腸和膀胱內(nèi)壓)來間接反映腹腔內(nèi)壓。臨床上使用最為廣泛的是膀胱內(nèi)壓，由于其技術(shù)操作簡(jiǎn)便、創(chuàng)傷小，是目前公認(rèn)的間接測(cè)量腹腔內(nèi)壓的金標(biāo)準(zhǔn)。本研究中，由于沒有特制的兔尿管，而且實(shí)驗(yàn)兔尿道內(nèi)置管難以在術(shù)后長(zhǎng)期保留，達(dá)不到連續(xù)測(cè)定腹腔內(nèi)壓的目標(biāo)，因此本研究采用腹腔內(nèi)置入輸液管的直接測(cè)壓法測(cè)量腹腔內(nèi)壓力。腹腔高壓的定義為持續(xù)或反復(fù)地病理性升高，IAP≥12 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。由于目前尚無實(shí)驗(yàn)動(dòng)物腹腔高壓的診斷標(biāo)準(zhǔn)，因而采用人類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究。通過測(cè)量，本研究實(shí)驗(yàn)兔疝修補(bǔ)術(shù)后腹腔內(nèi)壓為(13.93 ± 1.61)cmH2O，已達(dá)到腹腔高壓標(biāo)準(zhǔn)，說明腹腔高壓模型建立成功。

本研究通過建立巨大腹壁疝和腹腔高壓動(dòng)物模型，該方法簡(jiǎn)單可行，為研究腹壁疝修補(bǔ)材料、修補(bǔ)方法、復(fù)雜腹壁疝治療方法如主動(dòng)減容、組織分離技術(shù)等研究奠定了基礎(chǔ)。但本研究尚屬于小樣本實(shí)驗(yàn)研究，在未來的腹壁疝研究中會(huì)逐步擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)規(guī)模，并嘗試在大型動(dòng)物體內(nèi)建立上述模型。