磁壓榨吻合技術(shù)實現(xiàn)犬腹主動脈人工血管置換快速無縫線吻合

劉仕琪 慈紅波 雷鵬 呂毅 王善佩 白紀剛

腹腔多器官簇移植手術(shù)要求將病變器官連同腹主動脈和下腔靜脈整體切除，切除后創(chuàng)面處理較為復(fù)雜，大血管阻斷時間長短及手術(shù)期間血流動力學(xué)的穩(wěn)定與否對于移植手術(shù)的成敗及術(shù)后恢復(fù)效果至關(guān)重要。另外，大動脈疾病如主動脈瘤與累及主動脈的嗜鉻細胞瘤需將病變主動脈手術(shù)切除后行人工血管置換，常規(guī)的血管外科縫合技術(shù)由于手術(shù)過程中需要阻斷主動脈血供時間較長，術(shù)中及術(shù)后出血、重要器官缺血-再灌注損傷及由此導(dǎo)致的相關(guān)中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥較高[1-3]。如何縮短大動脈阻斷時間并減少技術(shù)性并發(fā)癥，已成為器官移植及血管外科領(lǐng)域研究的重點。筆者在前期磁壓榨吻合（magnetic compression anastomosis，MCA）技術(shù)實現(xiàn)血管快速無縫線吻合等相關(guān)研究基礎(chǔ)上[4-5]，結(jié)合腹主動脈解剖特點，設(shè)計本研究，制作一種人工血管-磁性吻合環(huán)模塊裝置，擬實現(xiàn)大動脈人工血管快速置換，克服傳統(tǒng)手工縫合（hand suturing，HS）技術(shù)的不足。

1 材料與方法

1.1 人工血管-磁性吻合環(huán)模塊設(shè)計與制作

用于腹主動脈人工血管置換的快速吻合裝置是由膨體聚四氟乙烯（expanded polytetra fluoroethylene，ePTFE）人工血管與大血管磁性吻合環(huán)（專利號：ZL 2014 2 0371869.2）組合成的 ePTFE人工血管-磁性吻合環(huán)模塊，每個模塊由1段ePTFE人工血管和兩端分別安裝1對極性相對應(yīng)的配對磁性吻合環(huán)組成（圖1A），磁性材料選用經(jīng)氮化鈦表面處理的釹-鐵-硼Nd-Fe-B）合金材料，最大磁通密度80～120 mT（由西北有色金屬研究院防腐研究所加工）。根據(jù)實驗動物個體差異制作多種不同規(guī)格的模塊裝置。

圖1 腹主動脈人工血管置換磁壓榨吻合術(shù)Figure 1 Magnetic compression anastomosis for abdominal aorta replacement by artificial blood vessel

1.2 實驗動物及分組

一級普通成年健康雜交犬12只，月齡12～16個月，體質(zhì)量（19±5）kg，雌雄不限，由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部動物實驗中心提供。按腹主動脈與人工血管吻合方式分為MCA組和HS組，每組6只。MCA組利用ePTFE人工血管-磁性吻合環(huán)模塊進行人工血管吻合，HS組以傳統(tǒng)針線縫合方法完成ePTFE人工血管與腹主動脈吻合。此項動物實驗經(jīng)西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物科研倫理委員會批準。

1.3 實驗方法

1.3.1 動物模型制備 術(shù)前3 d每只犬給予阿司匹林腸溶片100 mg/d口服。術(shù)前常規(guī)禁食、水，采用3%戊巴比妥鈉（1 mL/kg）腹腔注射進行全身麻醉。完成氣管插管后，仰臥于手術(shù)臺上并用束縛帶固定犬爪，采用4%硫化鈉褪去腹部術(shù)野與右后肢外側(cè)大隱靜脈體表投影區(qū)域毛發(fā)；行大隱靜脈切開置管建立靜脈通道，開腹前0.5 h開始靜脈滴注頭孢唑林鈉1 g，術(shù)中以乳酸林格氏液500 mL維持靜脈輸液；沿腹部正中縱切口將腸管推向腹腔右側(cè)，觸摸到腹膜后方腹主動脈搏動，剪開腹膜，避免損傷腹腔干及腎動脈，距離腎動脈下緣約2 cm處游離遠端腹主動脈長約5 cm，結(jié)扎細小分支，阻斷鉗分別阻斷擬切除段腹主動脈遠、近端，切除腹主動脈長約4 cm。

MCA組：腹主動脈遠、近端分別安裝與人工血管兩端對應(yīng)的配對磁性吻合環(huán)（圖1B），充分利用血管絆，將血管邊緣均勻固定在吻合環(huán)針尖上，以25 U/mL肝素鈉鹽水沖洗血管腔，先吻合人工血管近端，置入ePTFE人工血管-磁性吻合環(huán)模塊，用無磁鑷子分別夾持兩吻合環(huán)相互靠近，使吻合環(huán)上針尖與針孔相對應(yīng)后，兩配對磁性吻合環(huán)在磁場作用下相互吸引自動完成吻合（圖1C）。同樣方法對合人工血管遠端與腹主動脈磁性吻合環(huán)，輕微松開近端血管阻斷鉗，排出人工血管腔內(nèi)空氣，再松開遠端血管阻斷鉗，腹主動脈血流恢復(fù)通暢（圖1D），經(jīng)檢查吻合口無滲漏，近端血管壁無湍流形成的波動。

HS組：以4-0 prolene線按兩定點法分別在血管吻合口兩端做定點縫線，先連續(xù)縫合吻合口后壁，再連續(xù)縫合前壁并打結(jié)，縫合完畢后松開阻斷鉗恢復(fù)股動脈血流，如有滲漏血的情況則用5-0 prolene線修補。

仔細檢查術(shù)野無出血及滲漏后，以2-0 PDS線連續(xù)縫合腹膜與腹白線，釘皮機間斷關(guān)閉皮膚切口。術(shù)后1 d僅給予飲水，術(shù)后2 d即恢復(fù)正常飲食，術(shù)后連續(xù)3 d給予阿司匹林腸溶片口服（200 mg/d）并經(jīng)留置的大隱靜脈通道給予靜脈滴注頭孢唑林鈉1 g，每日2次。

1.3.2 術(shù)后觀察 術(shù)后3 d、1周、2周、4周及12周分別行吻合口彩色多普勒超聲（彩超）檢查，發(fā)現(xiàn)血流不暢則進一步行血管造影檢查，檢查前均給予腹腔注射3%戊巴比妥鈉（1 mL/kg）進行全身麻醉。行腹主動脈造影檢查時全身麻醉后經(jīng)脾動脈插管逆行推注30%復(fù)方泛影葡胺，觀察吻合口有否狹窄及血栓形成等并發(fā)癥。

1.4 研究方法

比較MCA組和HS組術(shù)中腹主動脈阻斷時間、術(shù)中吻合口情況與術(shù)后吻合口影像學(xué)（包括彩超和血管造影）檢查情況。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS12.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差表示，組間比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組術(shù)中腹主動脈阻斷時間

MCA組腹主動脈阻斷時間短于HS組[（5.2±2.3）min比（24.4±4.3）min ]，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）。結(jié)果表明磁性吻合環(huán)間的自動吸引作用及其良好的自動對位能力能夠迅速完成血管吻合。

2.2 兩組術(shù)中吻合口情況

MCA組術(shù)中吻合口無滲漏血及狹窄情況發(fā)生；HS組術(shù)中6只犬吻合口均出現(xiàn)不同程度滲漏血，其中1只犬因吻合口失血過多死亡，其余5只犬經(jīng)局部壓迫止血后仍有4只犬需用5-0 prolene線局部修補加強，其中2只犬因反復(fù)修補而出現(xiàn)吻合口輕度狹窄。

2.3 術(shù)后吻合口影像學(xué)檢查情況

MCA組腹主動脈人工血管置換術(shù)后彩超檢查顯示通過吻合口的血流速度正常，未發(fā)現(xiàn)吻合口狹窄、血栓形成或湍流引起的血管壁波動（圖2A），腹主動脈造影顯示血流通暢，吻合口無狹窄及血栓形成（圖2B）。HS組腹主動脈人工血管置換術(shù)后4周時腹主動脈造影檢查發(fā)現(xiàn)4只犬不同程度吻合口狹窄（圖2C）。

圖2 腹主動脈人工血管置換術(shù)后影像學(xué)表現(xiàn)Figure 2 Postoperative imaging findings after abdominal aorta replacement by artificial blood vessel

3 討 論

多器官簇移植手術(shù)在實現(xiàn)多器官病變完整切除的同時，可維持移植器官之間正常解剖生理結(jié)構(gòu)，是治療腹腔多器官衰竭的最有效手段[6-8]。由于受者腹腔病變廣泛，腹腔多器官簇移植涉及器官系統(tǒng)繁多，要求將病變受累器官連同腹主動脈和下腔靜脈整體切除，創(chuàng)面處理復(fù)雜，大血管阻斷時間長，血流動力學(xué)的巨大變化往往是導(dǎo)致受者死亡的主要原因，如能實現(xiàn)腹腔大血管的快速吻合與重建，必然可大大提高手術(shù)成功率。近年來隨著外科技術(shù)的不斷改良以及材料科學(xué)的發(fā)展，腹主動脈瘤切除并人工血管移植術(shù)逐步成為治療腹主動脈瘤的經(jīng)典開放術(shù)式[9]。主動脈瘤或累及主動脈的嗜鉻細胞瘤等大動脈疾病需要切除病變主動脈后進行人工血管置換[10-11]。由于主動脈置換過程中需要阻斷主動脈血供較長時間（30 min或以上），易發(fā)生術(shù)中及術(shù)后吻合口出血、重要器官缺血-再灌注損傷及由此導(dǎo)致的相關(guān)中樞神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥等[2-3]，因此手術(shù)時間成為主動脈置換術(shù)后嚴重并發(fā)癥發(fā)生的獨立危險因素[12]。減少并發(fā)癥的發(fā)生不僅要求手術(shù)醫(yī)師嫻熟的血管縫合技術(shù)和豐富的臨床經(jīng)驗，更需要創(chuàng)新的血管吻合方法替代傳統(tǒng)縫合技術(shù)。即便是經(jīng)驗豐富的外科醫(yī)師，亦無法避免傳統(tǒng)縫合方法與縫合材料對血管壁的損傷以及血管腔內(nèi)異物反應(yīng)等并發(fā)癥的發(fā)生。如何縮短大動脈阻斷時間并減少技術(shù)性并發(fā)癥，已成為血管外科領(lǐng)域研究的重點。

在前期研究中，筆者利用MCA技術(shù)成功完成了動物大血管吻合并實現(xiàn)快速無縫線肝移植[4,13-17]，以及嬰幼兒消化道閉鎖與狹窄畸形的微創(chuàng)治療[18-20]。在此基礎(chǔ)上，本研究結(jié)合腹主動脈解剖特點，設(shè)計了一種利用磁性材料間磁場作用實現(xiàn)大動脈快速置換的ePTFE人工血管-磁性吻合環(huán)模塊[16-17]，以克服傳統(tǒng)HS技術(shù)的不足，并有效減少相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生。

在此項研究中，ePTFE人工血管-磁性吻合環(huán)模塊具有良好的生物相容性，可簡化吻合操作，術(shù)者僅需熟悉MCA技術(shù)吻合血管的基本原理并接受簡單的訓(xùn)練，即可在相對較短的時間內(nèi)完成腹主動脈的置換，且效果良好，可縮短手術(shù)時間，減少相關(guān)并發(fā)癥，對實驗動物無不良影響。通過利用與待置換的腹主動脈管徑相適應(yīng)的ePTFE人工血管-磁性吻合環(huán)模塊，可快速完成腹主動脈部分切除術(shù)后血管重建，使血管內(nèi)膜整齊對合，且血管腔內(nèi)無異物殘留。采用MCA技術(shù)可縮短腹主動脈人工血管置換的手術(shù)時間，較傳統(tǒng)的HS技術(shù)快4倍以上。這不僅減少了吻合口出血，而且可有效避免因長時間阻斷血流而導(dǎo)致器官缺血缺氧損傷及缺血-再灌注損傷。

MCA組完成腹主動脈人工血管置換術(shù)后12周的彩超隨訪中，均未發(fā)現(xiàn)吻合口狹窄、血栓形成或湍流引起的血管壁波動。但HS組6只犬均出現(xiàn)術(shù)中吻合口滲漏血，其中1只犬因術(shù)中失血過多死亡。HS組術(shù)后4周時行血管造影檢查發(fā)現(xiàn)4只犬不同程度吻合口狹窄。相關(guān)研究證明局部恒磁場的存在可以促進血管內(nèi)皮細胞的修復(fù)、防止血栓形成，并對吻合口血流起著雙向調(diào)節(jié)作用[21-25]。本研究中，80～120 mT的磁場作用力可確保吻合口緊密對合，利于吻合口組織愈合，且術(shù)中血管吻合速度快，組織器官受損程度小，有助于吻合口恢復(fù)。MCA技術(shù)實現(xiàn)腹主動脈吻合與人工血管置換快速無縫線吻合后的吻合口愈合質(zhì)量及組織學(xué)觀察將在后續(xù)研究中進一步完善。

ePTFE人工血管-磁性吻合環(huán)模塊為多器官簇移植及血管外科手術(shù)提供了一種簡單、快速、吻合效果可靠的大動脈吻合裝置，利用這種吻合裝置不僅可以顯著縮短手術(shù)時間，保持高通暢率，而且可減少由于傳統(tǒng)縫合技術(shù)與材料導(dǎo)致的吻合口并發(fā)癥，有利于手術(shù)后恢復(fù)。該磁性裝置有望用于胸腔、腹腔多器官簇移植手術(shù)及主動脈夾層或假性動脈瘤患者。另外，應(yīng)用MCA技術(shù)實現(xiàn)大血管置換快速無縫線吻合目前正在基礎(chǔ)研究階段，其不足之處在于磁性材料長期滯留體內(nèi)可能影響MRI檢查。本研究小組目前已經(jīng)開始著手進行可吸收納米磁性材料的研制，有望克服此類不足。