（临床医学专业论文）新型血管吻合用支架造成远端血管栓塞可能性的研究.pdf

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非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 取 含 涉 学 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 2 0 年) 保密期限 2 0 年月日至2 0年月日 审批表编号 批准日期 2 0年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 中文摘要 中文摘要 实验目的： 针对血管吻合术中需要使用的支架，我们自行设计研制了一种以p e g 2 0 0 0 0 为主体材料的新型血管吻合用支架。这种新型的血管支架已有文献报道在吻合 口近远期的通畅率令人满剥，此实验将通过观察这一支架在体外模拟灌注系统 中的溶解过程，以及建立动物模型，对于动物模型进行影像学上的研究，从而 探究新型吻合用双层壁中空血管内速溶支架是否会造成血管远端的梗阻。 实验方法： 1 体外模拟灌注系统的建立：该系统分为四部分：贮存器一用于贮存灌注 液：液体恒流泵一赋予液体一定的流速和流量：模拟管道一可模拟粘接吻合口的 物理性质：收集器一收集流过模拟管道的灌注液。该系统可以对支架的溶解时 间，溶解速度和溶解方式进行检测。 2 管道内观察支架溶解过程：支架按外径大小从4 m m 至8 m m 分为5 组，内 径为外径的1 4 ，长度为外径的4 倍。每组支架各1 0 个，水温2 0 ，流速参照 相应内径动脉流速。将支架置入相应大小的聚乙烯管内，连接管道。再将观察 内镜置于支架远端1 5 c m 处，打开外接显示器，调整内镜位置，确定位置后， 打开水源，以水流接触到支架时为灌注开始，以观察视野中无任何支架残留为 灌注结束。观察支架是否原位溶解，是否有碎片脱落，碎片形状，碎片是否会 栓塞管道。 3 管道外观察支架溶解过程：支架按外径大小从2 m m 至8 m m 分为7 组，内 径为外径的1 4 ，长度为外径的4 倍。每组支架各1 0 个，水温2 0 ，流速参照 相应内径动脉流速。将支架置入相应大小的聚乙烯管内，连接管道。确定后， 打开水源，并于管道出口处下方设置滤网，收集支架碎片。以水流接触到支架 时为灌注开始，以观察到管道中无任何支架残留为灌注结束。观察支架是否原 位溶解，是否有碎片脱落，碎片形状，碎片是否会栓塞管道 4 观察碎片的溶解过程：设计了内径由一端的4 m m 逐渐减小至另一端l m m 的透明玻璃管，模拟人体血管由粗至细的变化，可与体外模拟灌注系统相连。 水温2 0 ，流速按碎片位于玻璃管何处的内径大小随时调整。观察碎片溶解过 程。 中文摘要 5 动物实验：制造动物模型，在家兔的颈动脉中置放支架，通过术中观察， 术中造影和手术前后脑部磁共振检查对比，观察术后动物的生活情况，探究支 架在动物血管内的溶解情况以及是否造成远端的栓塞。 实验结果： 1 这种结构的支架具有由内层向外层，由近端向远端的溶解方式。支架的 中央孔中有血液持续通过，首先是其内表面的支架成分在血流溶解和机械冲刷 的双重作用下迅速溶解，然后暴露出来的支架靠外层部分继续溶解，随着溶解 过程的继续，支架中央孔的直径不断增大：同时，支架的近心端也在血流溶解和 机械冲刷双重作用下迅速溶解，其溶解速度远远大于远心端，导致支架的长度 不断缩短，从而使支架在短时间内彻底溶解。由于在溶解过程中支架外径在大 部分时间内不发生变化，所以支架仅在吻合口原位溶解，不会被血流冲向血管 远端。 2 支架溶解过程中均会产生大小不一的碎片，且碎片大小与支架大小无正 相关。从滤网收集的碎片来看，碎片大小不一，但均为弧形的薄层片段。从时 间上看，碎片均出现于溶解的末期，其余时间段无碎片出现。碎片在溶解过程 逐渐变小，逐渐向前移动，直至从、l m m 口径处冲出。 3 动物实验中，术中造影发现手术即刻通畅率1 0 0 ，支架均原位溶解，远 端血供良好。术后2 4 小时核磁影像中家兔脑部均无梗死灶发现，且术后动物术 后6 个月内生活习性，行为均无异常变化。 实验结论：由于支架碎片的特殊结构，弧形薄片状外形，对于圆形断面的血 管腔构不成完全栓塞，故其在全部溶解过程中均不导致血流中断，也就不会导 致远端组织脏器的梗阻，缺血坏死。 关键词：血管内支架；梗塞；聚乙二醇2 0 0 0 0 ；溶解；磁共振成像。 i i a b s t r a c t a b s t r a c t u b j e c t i v e ： w ee s t a b l i s h e di nv i v oa n di nv i t r op e r f u s i o nm o d e l q 烈p m ) u s i n gn e w a n a s t o m o s i ss t e n t ( n a s ) ，w h i c hi sa i m e da to b s e r v i n gd i s s o l u t i o no fn a sa n d d e t e c t i n gr e m o t ep i p e l i n ep a t e n c y t h r o u g ht h i se s t a b l i s h m e n t ，w et r i e dt oe x p l o r e w h e t h e rd i s t a le m b o l i z a t i o nw o u l db ec a u s eb yn a sm a d ef r o mp o l y e t h y l e n eg l y c o l 2 0 0 0 0 ( p e g 2 0 0 0 0 ) m e t h o d s ： 1 e s t a b l i s h m e n to fi nv i t r op e r f u s i o nm o d e l ( v i t r o p m ) i n c l u d e s4p a r t s ：s t o r a g e e l e m e n tf o rp e r f u s i o nf l u i d ；l i q u i dp u m pw h e r eac e r t a i nc o n s t a n tl i q u i dv e l o c i t yi s g i v e n ；a n a l o gc h a n n e l s w h i c hs i m u l a t e st h ep h y s i c a lp r o p e r t i e so fa d h e s i v e a n a s t o m o s i s ；c o l l e c t i o ne l e m e n tw h i c hr e t r i e v ep e r f u s i o nf l u i d d i s s o l u t i o nt i m e ， r a t e sa n dm e t h o d sa l et ob et e s t e dw i t h i nv i t r o p m 2 o b s e r v a t i o no fs t e n td i s s o l u t i o n ：s t e n t sa l es e ti n t o8g r o u p sa c c o r d i n gt ot h e i r o u t s i d ed i a m e t e r s ( o d ) w h i c hr a n g ef r o m2 m mt o8 m m i n s i d ed i a m e t e r ( i d ) i sa q u a r t e ro fo d ，w h i l el e n g t h so f s t e n t sa l e4t i m e sa so d e v e r yg r o u ph o l d s10s t e n t s ， l i q u i dt e m p e r a t u r ei s2 0 。c ，a n dl i q u i ds p e e dt a k e sar e f e r e n c et o t h ec o r r e s p o n d i n g a r t e r yf l o wv e l o c i t y s t e n t sa l ep l a c e di n t ot h ep 9 2 0 0 0 0p i p e l i n e s ，w h i c ha l et h e n c o n n e c t e d e n d o s c o p yi sl o c a t e dw i t l lad i s t a n c eo f1 5 c mf r o md i s t a le n d p u m p b e g i n st o w o r ka f t e ra d j u s t m e n ti sf i n i s h e dw i t he x t e r n a lm o n i t o r p e r f u s i o ni s r e g a r d e dt os t a r tw h i l el i q u i dt o u c h e ss t e m ，a n dt h ep r o c e s si ss e t t oe n dw h i l et h e r e i sn or e s i d u ef r o ms t e n t si nv i e w i ti st ob eo b s e r v e dl a t e r ，w h e t h e ri ns i t ud i s s o l u t i o n h a p p e n sa n dw h e t h e rt h e r ei sf a l l i n gd e b r i s 3 o b s e r v a t i o no fs t e n td i s s o l u t i o n ：s t e n t sa l es e ti n t o8g r o u p sa c c o r d i n gt ot h e i r o u t s i d ed i a m e t e r s ( o d ) w h i c hr a n g ef r o m2 m mt o8 m m i n s i d ed i a m e t e r ( i d ) i sa q u a r t e r o fo d ，w h i l el e n g t h so fs t e n t t sa r e4t i m e sa so d e v e r yg r o u ph o l d s10s t e n t s ， l i q u i dt e m p e r a t u r ei s2 0 c ，a n dl i q u i ds p e e dt a k e sar e f e r e n c et ot h ec o r r e s p o n d i n g a r t e r yf l o wv e l o c i t y s t e n t sa l ep l a c e di n t ot h ep 9 2 0 0 0 0p i p e l i n e s ，w h i c ha l et h e n c o n n e c t e d e n d o s c o p yi s l o c a t e dw i t had i s t a n c eo f1 5 c mf r o md i s t a le n d a f t e r i i i a b s t r a c t a d ju s t m e n ti sf i n i s h e d ，p u m pb e g i n st ow o r kw i t hf i l t e ra tt h eo u t l e t ，w h i c hi st o c o l l e c ts t e n tr e s i d u e p e r f u s i o ni sr e g a r d e dt os t a r tw h i l el i q u i dt o u c h e ss t e n t ，a n dt h e p r o c e s si ss e tt oe n d w h i l et h e r ei sn or e s i d u ef r o ms t e n t si nv i e w i ti st ob eo b s e r v e d l a t e r ，w h e t h e ri ns i t ud i s s o l u t i o nh a p p e n sa n dw h e t h e rt h e r ei sf a l l i n gd e b r i s d e b r i s s h a p ea n dp i p e l i n ep a t e n c ya r ea l s ot ob ed e t e c t e d 4 o b s e r v a t i o no fr e s i d u ed i s s o l u t i o n ：i no r d e rt os i m u l a t eh u m a nb l o o dv e s s e l c h a n g et a k eu s eo fag l a s st u n n e l ，w h o s ei dc o n s t a n t l yd e c r e a s e sf r o m4 m ma to n e e n dt olm ma tt h eo t h e la n dw h i c hc a nb el i n k e dt ov i t r o p m f l o wv e l o c i t yi st ob e a d j u s t e da c c o r d i n gt o i d 、v i mw a t e rt e m p e r a t u r eo f2 0 o b s e r v er e s i d u e d i s s o l u t i o n 5 a n i m a le x p e r i m e n t ：s t e n t sa r ep l a c e di n r a b b i t sc a r o t i d w i t hi n t r a o p e r a t i v e o b s e r v i n g , a n g i o g r a p h ya n dm a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g ( m r i ) o ft h eb r a i nb e f o r e a n da f t e r s u r g e r y ，d e t e c td i s s o l u t i o no f s t e n t t si nc a r o t i da n dp a t e n c yi nd i s t a le n d r e s u l t s ： 1 s t e n t sh a v eb e e nd i s s o l v e di ns i t u ，a n dt h ew h o l ep r o c e s st o o kp l a c ef r o mt h e i n s i d eo u ta n df r o mt h ep r o x i m a lt od i s t a l ，w h i c hi sw i t hn op l u g d i s s o l u t i o np r o c e s s p r o d u c e df r a g m e n t so fd i f f e r e n ts i z e s ，a n df r a g m e n ts i z ea n ds t e n ts i z eh a v en o p o s i t i v e c o r r e l a t i o n t h e i rs h a p e sa r em o s t l yc u r v e dt h i nf r a g m e n t s ，w h i c hh a v e o c c u r r e do n l ya tt h ee n do fd i s s o l u t i o na n dg r a d u a l l ym o v e df o r w a r dt olm mo u t l e t 2 d u r i n gt h ea n i m a ls u r g e r y ，i m m e d i a t ep a t e n c yr a t ew a s10 0 b ym e a n so f i n t r a o p e r a t i v ea n g i o g r a p h y d i s t a lb l o o ds u p p l yh a sb e e nw e l li no p e r a t i o nw i t h s t e n t si ns i t ud i s s o l v e d m i u2 4h o u r sa f t e rs u r g e r yi n d i c a t e sn oi n f a r c t i o ni na n i m a l s b r a i n c o n c l u s i o n ： v e s s e l sw i t hc a v i t ys t r u c t u r eo fc i r c u l a rs e c t i o nw o u l dn o te m b o l i z ed u r i n g d i s s o l u t i o no fs t e n t s ，f r a g m e n t so fw h i c hh a v es p e c i a ls t r u c t u r ew i t hc u r v e dt h i ns h e e t s h a p e c o n t i n u i n g b l o o df l o ww i l la v o i dn e c r o s i sf r o m h a p p e n i n g o u to f e m b o l i z a t i o n k e y w o r d ： i n t r a v a s c u l a rs t e n t ，i n f a r c t i o n ，p o l y e t h y l e n eg l y c o l2 0 0 0 0 ，d i s s o l u t i o n ， m a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g i v 第一章 第一节 第二节 第三节 第二章 第一节 第二节 第三节 第四节 实验材料5 实验方法5 实验结果6 讨论6 第三章管道外观察支架溶解过程9 第一节实验材料9 第二节实验方法9 第三节实验结果9 第四节讨论1 0 第四章管道内观察支架溶解过程1 3 第一节实验材料1 3 第二节实验方法1 3 第三节实验结果1 4 第四节讨论1 4 第五章观察碎片的溶解过程17 第一节实验材料1 7 第二节实验方法1 7 第三节实验结果1 7 第四节讨论1 7 第六章动物实验1 9 v v i 符号说明 符号说明 英文缩写 英文全称 中文全称 h p h i g hp o w e r 高倍视野 m r i m a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n 磁共振成像 n sn o r m a ls a l i n e 生理盐水 p e g p o l y e t h y l e n eg l y c o l 聚乙二醇 s ds t a n dd e v i a t i o n 标准差 r c t r a n d o m i z e dc o n t r o l l e dt h a i 随机对照实验 v i i 第一章引言 第一章引言 纵观外科学的发展史，血管吻合是外科手术的基本操作之一，无论是传统 的缝合法还是尚处于实验室阶段的粘接法，如果使用血管支架支撑血管壁，都 能有效的减少手术时间，降低手术难度，减小对血管壁的损伤，提高手术的成 功率。吻合用的血管支架可分为内支架与外支架，内支架相比外支架具有更大 的发展前景，目前血管内支架的研究方向：内支架的材料具有良好的生物相容 性和血液相容性。内支架具有较高的硬度，手术中支撑效果好。在润湿的血管 中溶解很慢，在吻合操作完成，打开血管夹后，在血流中能很快溶解。容易制 作，成本低；有灭菌包装，取用方便。我们自行研制的吻合用双层壁中空血管 内速溶支架经过前期的探索研究，已很好的符合了血管内支架的使用要求，并 发表了相关的文献报道【l 】。但是目前国内外尚没有文献来报道任何材料的可溶性 血管内支架是否会对血管的远端造成栓塞。 第一节血管吻合技术 在外科学中，血管吻合技术是各个专科都要涉及的基本操作，在外科发展 的初期，对于外伤导致的血管断裂，由于技术所限，只能采用结扎法，经过各种 方法的研究和尝试，缝合法成为广泛使用的血管断端吻合方法。自1 9 6 0 年 j a c o b s o n 和s u a r e z 2 1 在手术显微镜下采用特殊的器械对直径1 6 - - 3 2 m m 的小 血管进行缝合获得较高的通畅率，使小血管吻合成为可能，随后导致了显微外科 的突飞猛进，在各个外科领域获得了广泛的应用。但由于血管自身的特性，缝合 法有其难以克服的弊端，由于血管质地柔软，在没有血流通过的情况下管壁会 发生塌陷，导致缝合过程中需要靠牵拉维持管腔，从而加重对血管的损伤，还有 可能缝住对侧管腔导致失败，如何在吻合过程中保持管腔的通畅成为一个主要 问题。迄今为止，运用支架来支撑管壁为研究方向之一。 血管粘接吻合法，是在血管内支架的辅助下，采用粘接剂进行血管断端吻 合的一种全新的吻合方式，它和目前广泛采用的缝合吻合法有着本质上的区别： 缝合法是采用缝线缝合的方式连接血管断端，而粘接法采用粘接剂粘接的方式 来连接；缝合法使用的连接材料是缝线，粘接法使用的连接材料是血管内支架 和粘接剂；缝合法由于针线要穿过血管壁，对其损伤大，而粘接法则没有这类 第一章引言 损伤；缝合法的缝线将作为异物在吻合口永久性存留，而粘接法使用的血管内 支架可在血液中完全溶解，粘接剂可被分解吸收，没有永久性异物残留；缝合法 术后的吻合口可能出现痉挛、狭窄，而粘接法的吻合口由于有粘接剂的作用不 会出现痉挛和狭窄。血管粘接技术，作为一种快速、简便、可靠的血管吻合技 术，已有半个多世纪的历史，迄今仍然停留于实验室阶段的原因就是因其受到 血管内支架和医用粘接剂发展的制约。目前血管吻合需要解决的几个问题包括： 在保证强度的情况下降低粘接剂的组织毒性；如何保持血管腔在粘接过程中不 发生塌陷；如何使两端紧密对合。相对于缝合法来说，支架是粘接法的核心技 术之一，研制出符合临床要求的支架是更需要解决的问题。 第二节吻合用血管支架 支架按照放置的位置可分为血管内支架和血管外支架，其中血管外支架， 又可分为套管、环和吻合器三类。它们和传统概念中的放入血管腔的支架不同， 但是同样起到支撑管壁，防止血管腔塌陷的作用。血管内支架，按照形状可分为圆 柱、圆管和螺旋体三种，按照材料能否吸收又分为可吸收支架和不可吸收支架， 其中可吸收支架的材料有明胶、甘油酯、聚k , - - 醇、糖类等等；不可吸收的支 架包括金属、聚合物等。 第三节新型吻合用双层壁中空血管内速溶支架 以往的血管内支架都采用实心结构、单一组分构成，此类支架在实际应用 的过程中存在以下不足：1 、所需材料用量较大。2 、血管内溶解时间较长。3 、对 于血管壁损伤较大。根据血管粘接的实际需要，我们自行设计了一种吻合用双 层壁中空血管内速溶支架【3 】( 见附图1 1 1 4 ) ，新型支架的结构为中空管状， 便于血流及时通过并能快速溶解；支架壁为双层，内层材料为分子量2 0 0 0 0 的 聚7 , - - 醇，其强度和溶解性均优于其他材料，外层为明胶材料，其表面光洁度 优于其他材料，外层明胶的最佳厚度为2 微米，可最大限度的减少支架对血管 的损伤。内径为外径的四分之一，有效长度是外径的5 倍，这一规格配比经过 前期实验论证，在动物实验中的效果最好。支架的有效长度是指支架中间段均 一圆柱形部分的长度，因为支架的两端钝圆形只是起到便于支架快速插入管腔 2 第一章引言 的作用，只有中间段才真正起到撑开吻合口，并使两断端在粘接过程中维持良 好对合的作用。 以往的支架均采用实心圆柱形结构，横断面为圆形，两端削尖以便于插入 血管腔这种结构具有制作简单，耐压性能好，与血管管腔形状匹配良好等优点， 但是也存在着严重的不足。实心支架的结构严重制约着支架的溶解速度，延长 了远端肢体的热缺血时间，甚至导致吻合失败。支架的中空型结构可以减少支 架材料的用量，在支架的溶解过程中，既不中断血流，又能提高支架的溶解速 度，改善支架的溶解方式，是一种较为理想的支架构成结构。 支架的材料决定了支架的理化性质，它直接影响到吻合操作的全过程和吻 合效果，理想的支架材料应该具备以下特性：1 、低毒；2 、可在血液中迅速溶解； 3 、不易碎裂，便于操作；4 、对血管损伤小，无附壁现象，无促血栓形成性；5 、 有足够的强度能够在吻合的全过程中支撑血管。关于内支架材料的生物相容性 和血液相容性问题：p e g 是无毒的水溶性聚合物，国内国外均允许用作食品添加 剂，用于药物的添加剂、栓剂、膏剂及外科缝线的润滑剂等。p e g 被广泛地引入 医用高分子结构中，制成嵌段或接枝共聚物，以增加材料的亲水性和血液相容 性。据文献报道，血库过期血的血红蛋白经吡哆醛化处理和p e g 配合增大分子 量后，称为p h p 一8 8 溶液，作为生理氧载体应用，说明p e g 具有良好的血液相容 性。最近发表的两项最新研究结果更可靠地支持p e g 进入人体血管中是很安全 的。用p e g 修饰的重组人巨核细胞生长和发育因子即p e g - 血小板生成素可有效 地治疗重症血小板减少症。纽约奥尔巴尔医学中心最近报道，用p e g 修饰红细 胞表面，将其抗原部分掩盖起来，可以使血型不同的人相互输血。随着聚乙二 醇的分子量的增加，熔点逐渐增加，强度增大，溶解速度下降，色谱纯分子量 2 0 0 0 0 的p e g 作内支架材料，由于其纯度高，分子量高，结晶度高，硬度高，减 慢了其溶解速度，达到缝合操作时间之前，很少溶解，而在接触血液后又能较 快溶解，并且其机械性能良好，强度高，不易在加工过程中发生碎裂便于进行 机械加工和大批量生产，因此选择作为支架的主体材料。 支架在插入血管的过程中，支架表面会对血管内膜造成损伤，所以要尽量 提高支架表面的光洁度；二是用柔软的对内膜损伤较小的材料制作支架的外层， 这样中空支架的内层部分在血流作用下溶解，不会直接接触血管内膜，从而不 会对血管内膜造成损伤，。我们选择的明胶外涂层能够在最大程度上减少了对 血管内膜的损伤。 4 第二章体外模拟灌注系统的建立 第二章体外模拟灌注系统的建立 为了观察和了解支架的溶解方式，因此我们自行研制了一种体外模拟灌注 系统用于检测内支架的溶解方式，并且对不同规格的内支架的溶解方式进行了 初步观察。 第一节实验材料 仪器设备：贮存器、d 1 0 0 a 数显定时蠕动泵、f c 一9 5 型馏分自动收集器、数 码摄像机( s o n y t r v 2 5 e ) 、数码相机( s o n y 3 0 t ) ，模具，游标卡尺， 试管，烧杯，电子天平，温度计，磁性搅拌器等，筛网等。 化学试剂：色谱纯级聚乙二醇，分子量2 0 0 0 0 ，生理盐水，蒸馏水等。 支架制备：将聚乙二醇加热熔化后形成无色透明的粘稠液体，排除气泡，控制 外界温度2 0 ，利用模具制成中空圆柱形，加工成需要的长度，支架 的两端修成钝圆形，将聚乙二醇支架浸入5 浓度的明胶溶液中，制 作厚度2 微米明胶外层的复合中空支架，钻6 0 照射消毒，真空包装 备用。支架按外径大小从2 m m 至8 m m 分为7 组，内径为外径的1 4 ， 有效长度为外径的5 倍。 模拟管道：选择内径分别为2 至8 毫米内径的的聚乙烯管。( 附图2 5 叫6 ) 实验条件：流速参照相应内径动脉中的血液流速 4 】，水温3 7 ，灌注液生理盐 水。 第二节实验方法 l 、灌注液贮存器用于贮存灌注液体。( 见附图2 1 ) 2 、液体恒流泵，即d 1 0 0 a 数显定时蠕动泵可以赋予灌注液体不同的流速和流量。 ( 见附图2 2 ) 3 、模拟管道系统：为了便于观察，材料采用透明的高分子聚合物，有共同的通 用接头可以与恒流泵和收集器相连。( 见附图2 3 ) 4 、f c - - 9 5 可对各 进行定 5 、整个系 检测指标 l 、支架溶 2 、支架溶 时间。 3 、支架碎片的观测：从收集器筛网处观察支架溶解过程中掉落的支架碎片的大 小形状以及出现的时间 第三节实验结果 1 、支架溶解方式的观n - 由于该系统采用完全透明的管道，可以直接观察支架 溶解的全过程并使用拍照或录象的方式进行记录或分析，并可在任意时间暂 停灌注进行支架或吻合口的观测而不影响随后的检验。 2 、支架溶解时间：该系统可以精确确定支架溶解的起止时间，即从灌注液与支 架近端相接触到支架完全溶解。 3 、支架碎片的观测：该系统采用的2 0 0 目筛网，能收集到所有肉眼可见的支架 碎片。 结论：此模拟灌注系统可以较好的模拟管道吻合口的实际环境，并且为观察支 架溶解提供了一个简单直接的条件。 第四节讨论 血管吻合方法的关键技术之一是血管内支架技术，为了更好的观察吻合用 双层壁中空血管内速溶支架在血管中的溶解方式，我们自行研制了一种体外模 拟灌注系统用于观察支架的溶解方式。通常检测管道内支架溶解的方法是将支 架放入盛有一定温度、浓度的液体的容器中，计算支架完全溶解的时间，目前 尚无关于支架在真实管道中的溶解过程的报道，而支架在管道中的溶解方式和 在容器中是完全不同的：支架在管道中与管道内液的接触面积非常有限，仅接 近支架的横截面积，并且支架和管壁之间基本无缝隙，管道内液无法通过，处 6 第二章体外模拟灌注系统的建立 于静止状态，由于液体并非全方位接触支架，故使支架的溶解速度变得缓慢， 若在体内环境下操作，不能在透明条件下对支架溶解方式进行观察，同时支架 若被血液冲到远端也很难发现，所以我们认为有必要设计一种用于检测支架溶 解过程的体外模拟灌注系统。 模拟管道的目的是模拟血管吻合口的物理特性，并且能够直接观察管腔内 支架的各种变化，血管的透明性很差，吻合过程中无法直接观测到支架在管道 内的溶解过程，血管的结构和功能非常复杂，设计一种模型能够模拟其各种理 化形状目前是非常困难的，所以根据我们的实验目的和吻合口的特点，我们使 用透明的聚乙烯管道，来模拟血管吻合的吻合口，从而模拟支架在类似真实血 管腔内所处的溶解环境。我们认为采用硬质的聚乙烯管已能够满足目前我们的 实验要求，该材料透明度高，可以在直视下观察支架的溶解过程，这是真实血 管无法作到的，并且由于采用非生物体，检测条件简单，重复性高，也是真正 的血管无法比拟的。 体内血管口径不同，血液的流速也不一样，所以为了尽量模拟管道内的环 境，我们使用了d i o o a 数显定时蠕动泵，可以赋予灌注液体不同的流速和流量， 可以精确的控制不同时段的液体流动速度和流量，以使其接近体内真实的血管 内环境。 收集器在本实验中主要为了收集支架碎片而设计，在涉及支架设计的前期 试验中，收集器可以根据需要定时定量收集流经模拟管道的灌注液，其目的主 要是对那些用于小血管内支架的检测，可以根据不同时段收集的灌注液中支架 成分的含量来计算支架的溶解速度，进行定量分析，尤其对于采用复合材料的 支架，不同时间段发生溶解的支架材料是不同的，通过分段收集并分析即可对 此进行判断。 该系统制备简便实用，适用范围广，可达到预期的设计目的。能较好的模 拟管道内支架的溶解环境，可以对支架的溶解方式和溶解速度进行量化分析。 可以对支架的管道内溶解的方式和过程进行直接的观测，它能够更为准确的为 支架的结构设计和材料选择提供实验依据，并且可以根据实验目的不同进行设 计上的改动。 7 8 仪器设备： 化学试剂： 支架制备： 模拟 电子 色谱 将聚 外界 架的 制作 装备 实验条件：流速参照相应内径动脉中的血液流速，水温3 7 。c ，灌注液生理盐水。 实验分组： 观察指标： 支架碎片： 第二节实验方法 支架按外径大小从2 m m 至8 m m 分为7 组，内径为外径的1 4 ，有效 长度为外径的5 倍，每组支架各1 0 个。实验步骤将支架置入相应大 小的聚乙烯管内，连接管道。确定后，打开水源，并于管道出口处 下方设置滤网，收集支架碎片。以水流接触到支架时为灌注开始， 以观察到管道中无任何支架残留为灌注结束。 支架溶解方式：支架溶解方向，溶解时间，是否原位溶解 支架溶解是否会产生碎片，若有碎片产生，记录碎片产生的时间、 数量、形状、大小。 第三节实验结果 支架溶解方式：灌注液即刻从中央孔中通过，不发生灌注液中断，支架的中央 孔中有灌注液持续通过，随着时间水流不断增大，同时，支架 的长度自近心端起逐渐缩短直至完全溶解。支架均为原位溶解， 不会脱离其所在位置，溶解顺序由内向外，由近端至远端。( 附 图3 1 3 4 ) 9 第三章管道外观察支架溶解过程 对碎片的观察：支架溶解过程中均会产生大小不一的碎片，且碎片大小与支架 大小无相关，大支架也会产生极小的碎片，相同规格的支架 所产生的碎片大小差异很大，无相关性。但是支架的大小与 碎片的数量关系密切，随着支架的变大，产生的碎片数量也 随之增多。滤网收集到的碎片来看，碎片均为弧形的薄层片 段( 附图3 5 3 6 ) 。从时间上看，碎片均出现于溶解的末 期，其余时间段无碎片出现( 见表3 1 ) 。 表3 1 新型支架溶解参数表 第四节讨论 此种新型支架采用中空管状结构，从而弥补了实心支架在溶解方式和速度 上的不足。支架的外表面为圆柱形，与血管接触紧密不留缝隙，可以有效的防 止粘接剂进入管腔。当松开动脉夹后，由于支架的空心结构，血流即刻可从中 央孔中通过，达到了“即松即通”的效果，大大的缩短了热缺血时间。这种结 构的支架具有由内层向外层，由近端向远端的溶解方式。支架的中央孔中有血 液持续通过，首先是其内表面的支架成分在血流溶解和机械冲刷的双重作用下 迅速溶解，然后暴露出来的支架靠外层部分继续溶解，随着溶解过程的继续， 支架中央孔的直径不断增大；同时，支架的近心端也在血流溶解和机械冲刷双重 作用下迅速溶解，其溶解速度远远大于远心端，导致支架的长度不断缩短，从 而使支架在短时间内彻底溶解。由于在溶解过程中支架外径在大部分时间内不 发生变化，所以支架仅在吻合口原位溶解，不会被血流冲向血管远端。 l o 第二章管道外观察支架溶解过程 碎片的产生和支架目前的制作工艺有关，由于支架的整个结构组成是均一 稳定的聚乙二醇，水流冲刷表面时只会溶解并带走表面的部分，其内在仍是不 变的，故在溶解早中期不会产生碎片脱落，但由于支架为手工制作，不能保证 支架壁厚度的均一，在相同流速的水流作用下，壁薄的支架部分会首先被溶掉， 或者说是冲刷掉，导致最后残存的横断面为弧形的碎片被水流冲走，随着制作 工艺的改进，如果支架壁的厚度均一致，则基本可以做到不产生碎片或者仅能 产生极薄的弧形碎片，对远端血管就不会产生栓塞。 1 2 第四章管道内观察支架溶解过程 第四章管道内观察支架溶解过程 至今还未有文献报道从管道内观察可溶性支架的溶解过程。从管道内观察， 可以更直观，更近距离的观察到整个过程，对于本实验有着很重要的意义。 第一节实验材料 仪器设备：模拟灌注系统，奥林巴斯电视胃镜系统( 附图4 1 ) ，恒温水浴器， 模具( 自s j j ) ，游标卡尺，试管，烧杯，电子天平，温度计，磁性搅拌 器等。 化学试剂：色谱纯级聚乙二醇，分子量2 0 0 0 0 ，生理盐水，蒸馏水等。 支架制备：将聚乙二醇加热熔化后形成无色透明的粘稠液体，排除气泡，控制 外界温度2 0 ，利用模具制成中空圆柱形，加工成需要的长度，支架 的两端修成钝圆形，将聚乙二醇支架浸入5 浓度的明胶溶液中，制 作厚度2 微米明胶外层的复合中空支架，钴6 0 照射消毒，真空包装 备用。模拟管道：选择内径分别为4 至8 毫米内径的的聚乙烯管。 实验条件：流速参照相应内径动脉中的血液流速，水温3 7 ，灌注液生理盐水。 实验分组： 实验步骤： 观察指标： 第二节实验方法 支架按外径大小从4 m m 至8 m m 分为5 组，内径为外径的1 4 ，有效 长度为外径的4 倍( 由于内镜大小所限，2 、3 毫米组支架在这一实 验中无法观察溶解过程) ，每组支架各1 0 个。 将各组支架置入相应大小的聚乙烯管内，连接模拟灌注系统。( 附 图4 2 ) 从管道远端进入内镜，将内镜镜头置于支架远端1 5 c m 处， 打开外接显示器，调整内镜位置，确定位置后固定，打开已确定流 速的水源，以水流接触到支架时为灌注开始，以观察视野中无任何 支架残留为灌注结束。 l 、支架溶解方式：溶解时间，是否原位溶解。 第四章管道内观察支架溶解过程 2 、对于碎片的观察：支架溶解是否会产生碎片，若有碎片产生，记 录碎片产生的部位、时间、数量，大致形状、大小。 第三节实验结果 支架溶解方式：灌注液即刻从中央孔中通过，不发生灌注液中断，支架的中央 孔中有灌注液持续通过，直径不断增大。支架均为原位溶解， 不会脱离其所在位置。( 附图4 3 4 1 2 ) 对碎片的观察：支架溶解过程中均会产生大小不一的碎片，相同规格的支架所 产生的碎片大小差异很大，无相关性。但是支架的大小与碎片 的数量关系密切，随着支架的变大，产生的碎片数量也随之增 多。从内镜所拍摄到的录像来看，碎片均为溶解末期，支架失 去原有外形后，贴壁的薄层片段附着力不够被水流冲刷所形 成，均为弧形的薄层片段。从时间上看，碎片均出现于溶解的 末期，其余时间段无碎片出现。 表4 1 新型支架溶解参数表 第四节讨论 此种新型支架采用中空管状结构，从而弥补了实心支架在溶解方式和速度 上的不足。支架的外表面为圆柱形，与血管接触紧密不留缝隙，可以有效的防 止粘接剂进入管腔。当松开动脉夹后，由于支架的空心结构，血流即刻可从中 央孔中通过，达到了“即松即通”的效果，大大的缩短了热缺血时间。支架的 中央孔中有血液持续通过，首先是其内表面的支架成分在血流溶解和机械冲刷 的双重作用下迅速溶解，然后暴露出来的支架靠外层部分继续溶解，随着溶解 1 4 第四章管道内观察支架溶解过程 过程的继续，支架中央孔的直径不断增大。由于在溶解过程中支架外径在大部 分时间内不发生变化，所以支架仅在吻合口原