明膠海綿-血凝酶封堵劑用于豬肺穿刺活檢的作用機(jī)制

李 競(jìng)，單鵠聲，王晶晶，馬 麗，張 肖，張嘯波，魏穎恬，

李 婕1，孟亮亮1，張 欣1，張忠亮1，肖越勇1*

(1.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心放射診斷科，5.麻醉科，北京 100853；2.中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)特色醫(yī)學(xué)中心醫(yī)學(xué)影像科，天津 300162；3.中國(guó)人民解放軍東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院淮安醫(yī)療區(qū)放療科，江蘇 淮安 223001；4.天津市第一中心醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，天津 300152)

CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺活檢已廣泛應(yīng)用于肺部占位性病變?cè)\斷，其總體陽(yáng)性率達(dá)92.0%～98.2%[1]，但術(shù)后常見(jiàn)氣胸、肺出血及空氣栓塞等并發(fā)癥[2-5]。既往研究[5-8]報(bào)道，明膠海綿顆?？蓱?yīng)用于封堵穿刺道或活檢切割區(qū)，以預(yù)防氣胸等并發(fā)癥。但關(guān)于肺內(nèi)直接注射明膠海綿尚無(wú)明確共識(shí)或指南，其注射到肺內(nèi)的安全性和有效性亦少見(jiàn)報(bào)道。本課題組將明膠海綿混合物與蛇毒血凝酶混合制備明膠海綿-血凝酶封堵劑。本研究觀察經(jīng)皮肺穿刺后給予的明膠海綿-血凝酶封堵劑的病理學(xué)變化，分析其預(yù)防穿刺后出血、氣胸的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 選取體質(zhì)量20～25 kg的巴馬小型豬12頭，雌雄不限，購(gòu)自北京實(shí)創(chuàng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物公司(動(dòng)物許可證編號(hào)：2019-D15-07)。本研究獲中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 儀器與方法 采用Philips Brilliance多排螺旋CT掃描儀，定位柵引導(dǎo)，對(duì)小型豬行經(jīng)皮肺穿刺，CT掃描層厚5 mm，F(xiàn)OV 512×512，管電壓120 kV，管電流305 mAs。

術(shù)前給予動(dòng)物咪達(dá)唑侖(0.5 mg/kg體質(zhì)量)和鹽酸賽拉嗪(20 mg/kg體質(zhì)量)肌肉注射以鎮(zhèn)靜，而后經(jīng)耳緣靜脈泵入丙泊酚[0.40 mg/(kg·h)]維持鎮(zhèn)靜。采用利多卡因(0.1 g)對(duì)CT規(guī)劃的進(jìn)針點(diǎn)進(jìn)行局部浸潤(rùn)麻醉至胸膜。將18G同軸穿刺針(TSK Surecut)刺入肺野外帶距胸膜1～2 cm處，并以活檢槍取肺組織標(biāo)本。而后拔出針芯，將裝有明膠海綿-血凝酶封堵劑泥漿(以下簡(jiǎn)稱明膠海綿泥漿)的注射器與引導(dǎo)針外套管連接，將明膠海綿泥漿注入肺內(nèi)，對(duì)每頭豬于每側(cè)肺不同位置分別進(jìn)行4次以上操作，而后將引導(dǎo)針拔出。

明膠海綿-血凝酶封堵劑泥漿配制及注射方法：拔出2 ml注射器的活塞，打開(kāi)裝有明膠海綿顆粒 (100 mg，560～710 μm)的西林瓶，將注射器末端與西林瓶口吻合，將明膠海綿顆粒倒入2 ml注射器中，將活塞推回注射器，壓縮明膠海綿并排出空氣；以注射器針頭抽吸蛇毒血凝酶(1 ml)，使明膠海綿與血凝酶混合后配制泥漿；配置時(shí)間約1 min。注射泥漿時(shí)保持針鞘位置穩(wěn)定，通過(guò)針鞘將泥漿注射入肺內(nèi)，直到注射完畢或出現(xiàn)較大阻力，此時(shí)肺內(nèi)活檢針切割區(qū)產(chǎn)生1個(gè)明膠海綿泥漿球；拔出注射器，并將針芯推入針鞘內(nèi)約2～3 cm，針芯位置穩(wěn)定后將針鞘向后抽出，直到其脫離皮膚，最終在針道內(nèi)留下1條明膠海綿泥漿條(圖1)。

圖1 明膠海綿泥漿球(上)及泥漿條(下)實(shí)物圖

1.3 相關(guān)指標(biāo)觀察 分別于術(shù)后1、4、8和12天各對(duì)3頭豬行胸部CT掃描，測(cè)量明膠海綿泥漿球最大徑。CT掃描后1天注射戊巴比妥鈉(200 mg/kg體質(zhì)量)處死動(dòng)物，獲取包含明膠海綿泥漿球及泥漿條的肺組織(肺組織超過(guò)明膠海綿邊緣至少1 cm)，以石蠟包埋后行5 μm厚切片，常規(guī)HE染色，于光鏡下觀察明膠海綿和周圍肺組織病理學(xué)改變。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用GraphPad Prism 8統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布且方差齊的計(jì)量資料，采用單因素方差分析比較各時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CT所示明膠海綿泥漿球最大徑 CT圖像顯示，術(shù)后1、4、8天，明膠海綿泥漿球最大徑分別為(14.45±1.43)mm、(9.79±1.80)mm和(3.09±1.04)mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=359.40，P<0.01)，見(jiàn)圖2。術(shù)后12天明膠海綿明顯吸收，難以測(cè)量明膠海綿泥漿球最大徑而無(wú)法分析。

2.2 病理學(xué)表現(xiàn) 術(shù)后1天肺組織中明膠海綿泥漿球呈圓形或橢圓形的顆粒狀結(jié)構(gòu)。83.33%(20/24)樣本中明膠海綿顆粒清晰銳利，間隙內(nèi)可見(jiàn)紅細(xì)胞浸潤(rùn)和血栓形成；周圍肺組織受明膠海綿泥漿壓迫而致肺泡腔消失，細(xì)胞緊密相連形成一堵細(xì)胞“墻”。針道內(nèi)充滿明膠海綿泥漿和血液混合物，即針道完全被牙膏狀明膠海綿泥漿條所封堵。術(shù)后4天所有樣本(24個(gè))中明膠海綿泥漿均以血液和明膠海綿混合物形式存在，明膠海綿顆粒大部分融合，海綿內(nèi)部空間減?。恢車谓M織與術(shù)后1天無(wú)明顯差別，未見(jiàn)炎癥反應(yīng)。術(shù)后8天所有樣本(24個(gè))中血液和明膠海綿混合物已變?yōu)楸砻婀饣难[(即部分混合物被吸收)，明膠海綿結(jié)構(gòu)松散、間隙增大，周圍肺組織中的細(xì)胞“墻”隨明膠海綿減少而減小，肺組織內(nèi)未見(jiàn)炎癥和肉芽組織，局部肺泡上皮細(xì)胞增生。術(shù)后12天光鏡下僅見(jiàn)殘留明膠海綿泥漿區(qū)域、無(wú)混合物，明膠海綿泥漿周圍肺組織少量纖維化，見(jiàn)圖2、3。

圖2 向肺內(nèi)直接注射后明膠海綿泥漿的動(dòng)態(tài)變化 CT圖、大體標(biāo)本和光鏡下觀察HE染色病理圖均提示明膠海綿泥漿球體在術(shù)后8～12天逐漸被吸收。術(shù)中注入肺內(nèi)的明膠海綿泥漿呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，邊緣清晰；術(shù)后1天顆粒清晰；術(shù)后4天明膠海綿泥漿體積縮小，顆粒模糊；術(shù)后8天明膠海綿泥漿體積減?。恍g(shù)后12天明膠海綿泥漿被基本吸收

圖3 病理圖示肺內(nèi)明膠海綿泥漿 A～D.均為術(shù)后1天，明膠海綿泥漿球壓迫周圍肺組織，致肺泡腔塌陷、周圍細(xì)胞緊密排列(A)，肺組織與泥漿之間形成一堵細(xì)胞“墻”(箭，B)，泥漿鄰近肺組織未見(jiàn)異常(C)，穿刺針道內(nèi)充滿泥漿和血液混合物(即牙膏狀泥漿條封堵針道，D)； E.術(shù)后12天僅見(jiàn)明膠海綿泥漿殘留，泥漿周圍肺組織少量纖維化，未見(jiàn)混合物存在

3 討論

氣胸、出血為經(jīng)皮肺穿刺活檢術(shù)后常見(jiàn)并發(fā)癥，影響后續(xù)治療及患者預(yù)后。本研究以豬為研究對(duì)象，模擬臨床CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺活檢過(guò)程，以明膠海綿泥漿進(jìn)行局部壓迫和針道封堵，并采用CT及病理學(xué)檢查觀察泥漿變化。結(jié)果提示，將明膠海綿泥漿注入活檢切割區(qū)和針道內(nèi)可以吸收血液并有效封堵，達(dá)到止血和預(yù)防氣胸效果；且存留于肺內(nèi)的明膠海綿可被機(jī)體完全吸收，歷時(shí)約8～12天；封堵可引起輕度肺纖維化，但僅限于泥漿周圍狹窄邊緣，提示其安全性較高。

本研究所用明膠海綿泥漿可達(dá)到“雙重封堵”效果：①在功能方面，明膠海綿泥漿同時(shí)具有止血和密閉雙重作用；②空間上能同時(shí)封堵切割區(qū)和針道；③在止血機(jī)制上，明膠海綿和蛇毒血凝酶均具有促凝血功效；④在氣密性上，明膠海綿和血凝塊二者同時(shí)具有封閉作用。同時(shí)，明膠海綿泥漿的制備及使用技術(shù)至關(guān)重要。本研究在術(shù)前按規(guī)定劑量和方法配制明膠海綿泥漿備用，術(shù)中注射入體內(nèi)的明膠海綿泥漿劑量和體積明確，且形態(tài)較為一致。

氣胸是CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺活檢最常見(jiàn)并發(fā)癥。既往研究[4,9-11]表明，病變類型、患者體位、針道長(zhǎng)度和病變位置等均與肺穿刺活檢后氣胸發(fā)生率相關(guān)，并影響其程度和頻率。肺穿刺活檢后氣胸發(fā)生率約8.4%～53.5%[12-13]，置管引流率最高達(dá)18.6%[14-15]。CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺活檢術(shù)中發(fā)生氣胸的主要原因是空氣通過(guò)穿刺道從肺部泄漏到胸膜腔，故封堵穿刺道可預(yù)防氣胸。本研究將明膠海綿泥漿條留置于穿刺通道內(nèi)，形成1條與穿刺道形狀完全匹配的“牙膏”狀海綿泥漿條，能有效預(yù)防肺部空氣通過(guò)穿刺道進(jìn)入胸膜腔而引發(fā)氣胸。

經(jīng)皮肺穿刺活檢后肺出血發(fā)生率為4.3%～53.5%[16-17]，嚴(yán)重者可出現(xiàn)大咯血，導(dǎo)致患者低氧、休克甚至死亡。本研究結(jié)果顯示明膠海綿泥漿可有效預(yù)防肺穿刺后出血，其主要作用機(jī)制如下：泥漿球可于活檢切割區(qū)直接壓迫肺組織而發(fā)揮止血效果；針道內(nèi)的明膠海綿泥漿條進(jìn)一步阻擋血液沿針道流動(dòng)；被壓縮的肺組織內(nèi)肺泡腔塌陷，出血難以經(jīng)肺泡腔擴(kuò)散；明膠海綿和蛇毒血凝酶本身均具有促進(jìn)凝血效果。

綜上所述，明膠海綿泥漿具有較好的適形性，易于通過(guò)同軸針鞘注射，退針后可以很好地與穿刺針道匹配，同時(shí)封堵針道和切割區(qū)，有效阻止血液和空氣經(jīng)過(guò)針道進(jìn)入胸膜腔而預(yù)防氣胸、出血，且在體內(nèi)可被完全吸收，安全性好。本研究通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)初步探討明膠海綿泥漿在肺內(nèi)的病理生理學(xué)改變和機(jī)制，其有效性和安全性尚需更多臨床前研究和臨床試驗(yàn)加以證實(shí)。