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《第一军医大学》 2006年
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肝静脉阻断器的研制及应用基础研究

牛丛信  
【摘要】:1.研究目的和意义 在肝脏外科和肝脏移植过程中,直接控制肝静脉的血流是极其困难的。Heaney是通过阻断下腔静脉的方法,间接控制肝静脉的血流,操作程序复杂,手术失血量多,风险性高,对全身的血液动力学影响大,大约有10.20%的病人不能承受。为了减少阻断下腔静脉对血液动力学的影响,甚至应用了各种各样的静脉转流技术,也有人探讨过肝实质外直接阻断肝静脉的方法。但是,这些方法操作更为复杂,手术失血量和风险性丝毫没有降低,实际应用非常有限。虽然经过半个世纪来的发展和改进,至今仍然没有一种操作简单、安全易行和对血液动力学影响小的肝静脉阻断方法。因此,涉及到第二肝门和第三肝静门的高难度肝切除术,依然充满了凶险和挑战。本研究的目的,就是要探讨一种操作简单,使用方便,效果可靠,手术创伤小,对全身血液动力学影响轻的肝静脉阻断方法,用于全肝血流控制。研究的方法是在第二肝门和第三肝静门应用解剖学研究的基础上,借鉴下腔静脉支架的原理和制作方法,利用镍钛合金的形状记忆特性和超弹性功能,以及热硫化硅橡胶材料的优良性能,设计制作一种腔静脉内的肝静脉阻断器,并对其进行动物实验,评估其阻断肝静脉的效果和对血液动力学的影响,为进一步的临床应用积累实践经验和提供理论依据。本研究分三部分完成:1.第二肝门和第三肝门的应用解剖学研究;2.镍钛合金腔静脉内肝静脉阻断器的研制;3.应用肝静脉阻断器实施阻断肝静脉的动物实验。 2.材料和方法 2.1.第二肝门和第三肝门的应用解剖学研究选取成人尸肝标本56具,在横断面上把下腔静脉的周径,按照时钟位表示法,平均分成4个点位,正前方为12点位,正后方为6点位,左侧为3点位,右侧为9点位。在正后方6点位纵行剖开下腔静脉,将下腔静脉从腔内侧展开。在肝后下腔静脉的纵轴上,由头到尾确定4个平面。a面设定在最高1支主肝静脉口的上缘;b面设定在最低1支主肝静脉口的下缘;c面设定在主肝静脉口以下,最高1支直径5mm以上的副肝静脉上缘;d面设定在最低1支直径1mm以上的副肝静脉下缘。测量肝后下腔静脉段4个平面之间的垂直距离;测量肝后下腔静脉各平面的宽度(周长);观察下腔静脉内壁的形状。确定第二肝门、第三肝门的范围,以及肝后下腔静脉各平面的周径,为设计制作肝静脉阻断器提供基础依据。 2.2.制作肝静脉阻断器骨架的材料和方法 镍钛合金材料不但具有优良的抗疲劳性能,良好的核磁共振兼容性,卓越的抗腐蚀性和生物相容性,而且还具有独特的形状记忆功能和超弹性优点,广泛的用于人体内植入的医疗器械的制造。选用直径0.25mm的Ni 49.8%/Ti 50.2%的镍钛合金丝材,作为制作阻断器的骨架材料。Ni 49.8%/Ti 50.2%的镍钛合金的变形温度在0-28℃,复形温度在28-40℃,在25-31℃之间,对温度变化十分敏感。常温下维持奥氏体基本状态,使用时控制温度在0-28℃就可以任意的塑型,放入人体内复温到28℃以上时,依靠自身的恢复力和超弹性功能,形状自然恢复到基本状态,实现对肝静脉阻断器骨架的支撑。 制作方法按正弦曲线法,多丝模具手工编织技术,形成横菱形网格,以适应血管内壁的径向形变,金属丝线之间相互交差点之间不做焊接。这些制作要求有利于能够产生最大的径向弹性形变,以利于发生形变后容易的收拢入推送器的鞘管,和复形后能够适应血管内壁形态的变化。由于没有金属丝线之间的人为的连接,在横断面上,金属丝弯曲后产生张力使横断面保持近似圆形状态,最大限度地保持了膨胀弹性,可使其与血管管壁保持紧密的结合,提高对肝静脉口封闭的可靠性。收拢线采用8辐式,以减少对血流的阻滞。 编织后的阻断器骨架,在400-500℃下热处理定型,再反复3-5次冷热交替变形实验,训练其形状记忆功能,使复型温度控制在28-40℃。再通过烤蓝,酸洗、清洁、风干等工序制成裸体支架 2.3.肝静脉阻断器的覆膜材料和方法 硅橡胶是一种有机硅橡胶材料,是含有硅氧键(Si-O)的线型高分子弹性体,性能稳定。将甲基乙烯硅橡胶、含氢硅油和铂络合物催化剂放入混炼机里熔炼。使用前再加有机溶剂,制成硅橡胶溶胶。半成品的裸体支架经过偶联剂处理后,浸入硅橡胶溶胶里覆涂膜,然后进行热硫化和表面处理。再经检测、消毒、封装,最后成品。 2.4.肝静脉阻断器阻断肝脏血流的动物实验 选购本地成年健康杂种犬15条,雄雌不限,体重(16.8±1.79),按随机数字表法配对,分成3组在肝血流控制下进行左半肝切除术:A组为对照组,采取Pringle肝阻断法,仅控制入肝的血流;B组也为对照组,采取改良的Heaney法,实施全肝血流控制;C组为实验组,采用研制的动物实验型腔静脉内的肝静脉阻断器,直接阻断肝静脉血流,配合Pringle的入肝血流阻断,施行全肝血流控制。比较观察三组实验动物在左半肝切除术手术中的肝血流控制的效果和血流动力学的变化。 3.结果 3.1.根据肝静脉口的分布规律,主肝静脉汇聚于肝后下腔静脉上部21±4(16~28)mm的范围,直径大于5mm副肝静脉汇聚于肝后下腔静脉下部36±10(21~58)mm的范围,二者之间存在一个17+9(5~32)mm的稀疏间隙。肝后下腔静脉段的展开图大体上呈上宽下窄的梯形,但很不匀称,肝门间段二腰向内侧凹陷。a平面宽85.3±12.5(49.6~104.5)mm,b平面宽80.5±10.7(54.3~95.6)mm,c平面宽78.5±10.56.(47.5~96.7)mm,d平面74.6±10.34(50.6~95.4)mm,而且15例标本二侧腰向内陷明显。计算出a平面直径27.15±3.97mm,b平面直径25.62±3.41mm,c平面直径25.31±4.97 mm,d平面直径23.75±4.27mm。肝后下腔静脉段上粗下细,中间陡然缩窄,大体上呈朝鲜鼓状的管状结构。 3.2.选用Ni 49.8%/Ti 50.2%的镍钛合金丝材,编织的阻断器的骨架,具有优良的变温记忆功能和超弹性功能。在变形温度范围,对温度变化十分敏感,在0-25℃之间变的十分柔顺,稍加外力就可以轻易的安装在推送器内,在温度在28-40℃之间恢复记忆形变,形态恢复率达90%。按正弦曲线法,多丝模具手工编织形成的横向菱形网,有良好的适应性,径向方向上可以适应1:10mm的弹性伸缩。镍钛合金丝材的直径0.25mm,硅橡胶覆膜的厚度0.2mm,成品阻断器的厚度小于0.5mm,整个阻断器的水平断面面积,不足下腔静脉面积的1/12。体外模拟实验说明,封闭肝静脉口效果满意,阻断器与推送器配合灵巧,操作简单,收放容易。 3.使用肝静脉阻断器阻断肝静脉血流的动物实验揭示:肝静脉阻断器与Pringle的肝门阻断法配合使用,施行全肝血流阻断下的左半肝切除术,手术出血量61.6±8.792ml,与Pringle法单纯阻断肝门下的手术出血量86.4±15.04,有明显的差异(p<0.05);与改良的Heaney全肝血流阻下的手术出血量(55.0±7.906)无明显差异(p<0.05)。阻断期间血液动力学稳定:CVP下降0.8±0.16 cmH2O,ICVP下降1.28±0.8cmH2O;Heaney法组CVP下降1.80±0.53cmH2O,ICVP上升16.60±1.28cmH2O;二者比较均有明显的统计学差异(p<0.01);Pringle组CVP下降0.74±0.11 cmH2O,ICVP下降1.34±0.13cmH2O,用阻断器肝静脉组与Pringle的肝门阻断法无明显差异(p>0.05)。利用肝静脉阻断器建立全肝血流阻断程序用14.17±4.420分钟,失血量26.6±6.427ml,与改良的Heaney法有明显差异(p<0.05),比Heaney法的阻断操作时间短,失血量少。而且全肝阻断期间ICVP在9.96cmH2O以下,肾脏和下半身静脉瘀血不明显,尿量和肛温与改良的Heaney法有明显差异(p<0.05)。对于血凝系统的影响,与2个对照组无明显差异(p<0.05)。 4.结论 4.1通过对56例尸肝标本的解剖观测,发现肝后段下腔静脉(RHICV)上起最高一支肝静脉的上缘,下至最低一支副肝静脉的下缘,全长7.2±1.1cm(4.6~10.8cm),大体上虽呈上粗下细的近似圆管状结构,但并不十分的匀称,在第二肝门下变的陡然狭窄,又像朝鲜鼓状的管状结构。根据肝后下腔静脉段的肝静脉口分布规律,着眼于直径大于5mm肝静脉,结合临床应用的实际情况,认为第二肝门位于肝后下腔静脉上1/4段,上下范围平均21±4.mm,此段腔径最粗:上端直径平均27.15±3.97mm,管壁周长85.3±12.5mm;下端直径25.62±3.41,管壁周长80.5±10.7。第三肝门位于肝后下腔静脉下2/4段,上下范围平均36±10.4mm,此段段腔径最小:上端直径25.31±4.97,管壁周长78.5±10.56mm,下端直径23.75±4.27mm,管壁周长74.6±10.34mm。肝门间段衔接二个肝门,上下平均范围17±9mm。 4.2.根据初步的物理性能测试,在第二肝门和第三肝门的应用解剖学基础,选用直径Ni 49.8%/Ti 50.2%的镍钛合金丝材和硅橡胶涂膜制作的肝静脉阻断器,具有良好的变温形状记忆功能和超弹性能,对温度变化敏感,在0-25℃温度下十分柔顺,能够收缩装进直径3.3mm的推送器,复温到28℃以上发生记忆形变,形状恢复率达90%,最大可恢复直径32mm,径向缩张比1:10;纵向缩张比3.5:1。在体外模拟实验,能够顺应下腔静脉形态的变化,能够与模拟的血管壁实现严密的结合。并且与推送器连接灵巧,安装取出方便。 3.动物实验揭示,使用肝静脉阻断器,在下腔静脉内直接阻断肝静脉,阻断效果可靠。还具有不阻断下腔静脉血流的特点,消除了现行的改良Heaney全肝血流阻断法阻断下腔静脉造成的下半身静脉瘀血状况,以及对阻断平面以下组织器官的正常代谢影响。而且在实施肝静脉阻断、复流时,心率、平均血压、中心静脉、下腔静脉压和平均肺动脉压变化小,全身的血液动力学稳定。而且还具有操作简单、省时省事的优点,预期可以在下腔静脉外伤的急救中,选择从股静脉穿刺置入的方法,用阻断器迅速封闭下腔静脉的裂口,为手术争取时间。使用阻断器阻断肝静脉组织损伤小、失血少,符合微创化的外科发展方向。如果需要门静脉.腔静脉、门静脉-右心房转流,阻断器推送器的尾端专门设计有转流接口,既可以作为输液的通路,也可以用于门静脉的转流。使用肝静脉阻断器过程中,可能发生的并发症,如血栓形成、空气栓塞等,可以通过严格操作规程和事先预防得以解决。如果在阻断器的覆膜上加上抗凝血的药物涂层,抗凝血的效果可能更好。总之,由动物实验初步推断:用肝静脉阻断器,使既往阻断肝静脉的复杂操作变得简单易行,使具有风险性的全肝血流阻断技术变的更安全,使不能耐受全肝血流阻断的病人得以接受。
【学位授予单位】:第一军医大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TH789

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