引用本文： 朱多杰, 肖家榮, 林鋒, 張建華, 王成, 李斌, 蔣鵬. 術中上腔靜脈阻斷安全時限的實驗研究. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2016, 23(4): 386-389. doi: 10.7507/1007-4848.20160089 復制
縱隔腫瘤及肺部腫瘤常因侵犯上腔靜脈或雙側無名靜脈導致上腔靜脈綜合征而被迫放棄或中止手術[1-3]，因此，在胸外科手術中常因顧慮上腔靜脈阻斷時間長短而使腫瘤因阻斷時間過短殘留于上腔靜脈不能徹底清除，或因阻斷時間過長導致頸內靜脈壓升高、腦血流量減少、腦灌注壓顯著增高等引起顱腦損傷[4]。為避免腦損傷，國內外研究多主張局部晚期的肺癌患者在可耐受肺切除的情況下，應在根治性腫瘤切除的同時行上腔靜脈人造血管置換和上腔靜脈切除術[5-7]，且臨床實踐表明，此類手術可取得良好的療效，顯著改善患者的生存質量，延長生存時間[8-10]。然而對于上腔靜脈阻斷仍研究較少。目前，我國治療此類疾病的手術方法主要有兩大類：一類為在體外轉流條件下，行上腔靜脈人工血管替代術；另一類則是無條件行第一類手術，且上腔靜脈受侵犯或壓迫不嚴重的患者可在短時間內阻斷上腔靜脈，直接行上腔靜脈重建術。這類手術通常比較復雜，要求術前準備完善、術中操作快速準確，盡可能減少因靜脈回流受阻所致的腦部嚴重并發癥。本實驗即通過建立家兔上腔靜脈阻斷模型，根據阻斷時間長短的不同，觀察其腦水腫程度及腦組織形態學變化，為臨床手術中上腔靜脈阻斷的安全時限提供實驗依據。
1 材料與方法
1.1 材料和分組
1.1.1 實驗動物和分組
成年健康家兔40只，雌、雄不限，體重2.0～2.5 kg [由貴陽醫學院動物中心實驗室提供，批號：SCXK （黔） 2012-001]。將其按隨機數字表法分為四組，Ⅰ組（n=10）作為單純開胸手術對照組，Ⅱ組（n=10）為上腔靜脈阻斷30 min組，Ⅲ組（n=10）為阻斷60 min組，Ⅳ組（n=10）為阻斷90 min組。
1.1.2 主要試劑及儀器
主要試劑及儀器包括人工簡易呼吸氣囊（北京華瑞博陽科技）、多導電生理記錄儀（北京微信斯達公司）、亞光脫水機ZT-12N （湖北省孝感市亞光醫用電子技術有限公司）、亞光包埋機YB-6LF（湖北省孝感市亞光醫用電子技術有限公司）、LEICA切片機RM2016 （上海徠卡儀器有限公司）、2%苯巴比妥鈉（貴陽醫學院附屬醫院提供）、GZX-DH-X電熱恒溫干燥箱（上海躍進醫療一廠）、OlympusBX-51光學顯微鏡（日本Olympus公司）、TCII-4103高精度電子計數秤（天津市托利稱重儀器商貿有限公司）、酶標儀、恒溫水浴箱、低溫離心機、微量移液器、開胸包、丙二醛（MDA）測定試劑盒（TBA法，南京建成）、超氧化物歧化酶（SOD）分型測試盒（羥胺法，南京建成）、蘇木精-伊紅（HE）染色劑及4%甲醛溶液等。
1.2 方法
1.2.1 手術方法
手術前禁食、禁水4 h，頸部及右胸部常規備皮，阿托品0.5 mg肌注，耳緣靜脈置入淺靜脈留置針，2%苯巴比妥鈉以30 mg/kg緩慢推入麻醉后，以右側臥位固定于手術臺上，行氣管切開術，置入胃腸減壓管連接人工簡易氣囊及便攜式氧氣袋，以潮氣量10 ml/kg人工輔助呼吸，呼吸頻率：35 次/分。經右側第4肋間進胸，分離上腔靜脈，用無損傷血管鉗鉗夾阻斷上腔靜脈并記錄時間。
1.2.2 樣本采集
隨機取大腦皮質，大小約10 mm×10 mm，置入4%甲醛中固定過夜后，包埋、切片、脫蠟、常規HE染色，光鏡觀察。
1.2.3 腦組織氧化損傷指標測定
于實驗后分別處死各組動物，取同一部位腦組織約1 g，冰浴下制成組織勻漿，4℃低溫離心機離心（3500 r/min，30 min），取上清液根據試劑盒要求測定MDA及SOD水平。
1.2.4 腦含水量測定
切取同一部位腦組織，大小約30 mm×30 mm，稱取濕重，放入電熱干燥箱中以100 ℃恒溫干燥24 h至恒重，稱取干重。腦含水量=（濕重-干重）/濕重×100%。
1.3 統計學分析
所得數據輸入電腦后用SPSS 18.0軟件處理，所有數據均以均數±標準差（
2 結果
2.1 不同阻斷時限的氧化損傷程度
較Ⅰ組，Ⅱ組腦組織勻漿中MDA及SOD水平差異無統計學意義（P>0.05）。Ⅲ組MDA水平較Ⅰ組、Ⅱ組顯著升高，SOD顯著降低，差異有統計學意義（P<0.05）。Ⅳ組MDA及SOD水平變化更為顯著，差異有統計學意義（P<0.05），見表 1。
表1
各組兔腦組織MDA及SOD含量變化（2.2 不同阻斷時限對腦水腫的影響
阻斷上腔靜脈后，腦組織平均含水量隨阻斷時間延長而逐漸加重，Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組及Ⅳ組腦含水量百分比分別為78.13%±0.75%、79.25%±1.08%、84.28%±0.97%和90.08%±0.57%。統計學軟件分析，Ⅱ組腦含水量較Ⅰ組升高，差異無統計學意義（P>0.05）；Ⅲ組及Ⅳ組腦含水量較Ⅰ組及Ⅱ組顯著增高，且差異均有統計意義（P<0.05），見表 2。
表2
各組兔腦組織平均含水量變化[（2.3 腦組織形態學變化
Ⅰ組及Ⅱ組在光鏡下觀察組織表現正常。Ⅲ組各實驗動物均有不同程度的腦水腫，其中8例部分神經細胞腫脹，細胞間質間隙增寬。Ⅳ組所有動物均出現嚴重腦組織水腫，神經細胞及細胞間質明顯水腫變性、細胞核模糊并伴有局部灶性出血（圖 1）。
圖1
光學顯微鏡下腦組織改變 HE×400
注：Ⅰ為對照組；Ⅱ為阻斷30 min組；Ⅲ為阻斷60 min組；Ⅳ為阻斷90 min組
3 討論
上腔靜脈綜合征是由各種病因所致的因上腔靜脈部分或完全回流受阻導致的一組癥候群，是胸部惡性腫瘤危象之一[11-12]。上腔靜脈易被胸部腫瘤所侵及，因而阻斷上腔靜脈在胸外科手術中常因顧慮阻斷時間長短而不能徹底清除腫瘤，對于因進展速度較快所引起的上腔靜脈綜合征常因短期內發生腦水腫、呼吸困難、神經壓迫等致死或造成預后不良。上縱隔腫瘤或局部晚期肺癌合并上腔靜脈綜合征的患者，手術仍是主要的治療方法[13]。目前，主要有體外轉流下行上腔靜脈人造血管置換術以及短暫性阻斷上腔靜脈重建或修補術，而術中上腔靜脈的安全阻斷時限仍無確切的理論依據，多是根據醫者的臨床經驗進行操作，故一般采用術野放血回收[14]、中心靜脈導管采血經下肢靜脈回輸、胸內靜脈轉流[15]、體外循環[16]等方式來降低上腔靜脈壓力，但均有局限性[17]。近年來，研究報道此類手術死亡率為0～22%，五年生存率為21%～31%，顯著高于化療和放療。關于上腔靜脈阻斷時限的基礎研究仍較少[18]， 國內曾有文獻報道阻斷上腔靜脈1 h相對安全，2 h以上會產生腦水腫及神經細胞損傷等，但相對阻斷時限跨距較大[19]。本研究通過對家兔上腔靜脈進行不同時限的阻斷，觀察兔腦組織對阻斷時限的耐受情況及損傷程度，以探討上腔靜脈的安全阻斷時限，為臨床工作提供一定的參考依據。
實驗結果顯示，隨著上腔靜脈阻斷時間的延長，腦組織因應激引起過組織細胞脂質過氧化加劇，當阻斷時間達到30 min時，MDA及SOD與對照組相比無顯著變化。當阻斷時間達到60 min時，腦組織丙二醛含量顯著升高，而超氧化物歧化酶作為抗氧化酶其含量則顯著低于對照組及阻斷30 min組。當阻斷時間達到90 min時，腦組織損傷進一步加劇，MDA及SOD水平變化更為顯著，說明由于靜脈回流障礙導致了腦組織水腫、缺血缺氧、活性氧等代謝產物在局部大量聚集并逐漸損傷組織及細胞。通過測定腦組織含水量，發現當阻斷時間達到30 min以上時，腦組織的含水量顯著增加。對各組動物同一部位腦組織的HE染色結果也證實，Ⅰ組及Ⅱ組腦組織表現正常，考慮因阻斷上腔靜脈30 min仍在機體的可代償范圍內，無顯著的細胞水腫表現；Ⅲ組鏡下可見本組動物均有不同程度的腦細胞水腫，其中8例可見部分神經細胞腫脹，間質間隙增寬，細胞有空泡樣變性；Ⅳ組阻斷達90 min后所有實驗動物均出現嚴重腦組織水腫，神經元及細胞間質明顯水腫變性、間隙增寬、胞核模糊并伴有局部灶性出血。組織形態學變化以及腦組織水腫程度說明阻斷上腔靜脈時間過長會因毛細血管通透性增高、血腦屏障受損、腦缺血缺氧等對腦組織造成嚴重影響，但是隨著時間的長短不一而影響的程度不一。有研究報道輕度的腦水腫是可逆性的[20]。本實驗結果亦證實，上腔靜脈阻斷時間在30 min之內為安全阻斷時限，當超過30 min達到60 min甚至更久時，腦組織出現水腫、缺血缺氧的風險逐漸增大，時間越長腦水腫程度越加劇，并可累積損傷小動靜脈，造成嚴重預后不良，對于阻斷時限不同所引起的其他繼發損傷及其愈后我們將進一步開展動物實驗。
本實驗運用家兔造模，成功建立了不同時限的上腔靜脈阻斷動物模型，并證實阻斷30 min為安全阻斷時限，超過30 min后腦組織水腫及腦損傷程度隨阻斷時間延長而逐漸增加，達到60 min以上即出現顯著腦水腫及腦氧化損傷加重的表現。本實驗結果為胸部外科手術中上腔靜脈阻斷的安全時限提供了一定的實驗依據。
縱隔腫瘤及肺部腫瘤常因侵犯上腔靜脈或雙側無名靜脈導致上腔靜脈綜合征而被迫放棄或中止手術[1-3]，因此，在胸外科手術中常因顧慮上腔靜脈阻斷時間長短而使腫瘤因阻斷時間過短殘留于上腔靜脈不能徹底清除，或因阻斷時間過長導致頸內靜脈壓升高、腦血流量減少、腦灌注壓顯著增高等引起顱腦損傷[4]。為避免腦損傷，國內外研究多主張局部晚期的肺癌患者在可耐受肺切除的情況下，應在根治性腫瘤切除的同時行上腔靜脈人造血管置換和上腔靜脈切除術[5-7]，且臨床實踐表明，此類手術可取得良好的療效，顯著改善患者的生存質量，延長生存時間[8-10]。然而對于上腔靜脈阻斷仍研究較少。目前，我國治療此類疾病的手術方法主要有兩大類：一類為在體外轉流條件下，行上腔靜脈人工血管替代術；另一類則是無條件行第一類手術，且上腔靜脈受侵犯或壓迫不嚴重的患者可在短時間內阻斷上腔靜脈，直接行上腔靜脈重建術。這類手術通常比較復雜，要求術前準備完善、術中操作快速準確，盡可能減少因靜脈回流受阻所致的腦部嚴重并發癥。本實驗即通過建立家兔上腔靜脈阻斷模型，根據阻斷時間長短的不同，觀察其腦水腫程度及腦組織形態學變化，為臨床手術中上腔靜脈阻斷的安全時限提供實驗依據。
1 材料與方法
1.1 材料和分組
1.1.1 實驗動物和分組
成年健康家兔40只，雌、雄不限，體重2.0～2.5 kg [由貴陽醫學院動物中心實驗室提供，批號：SCXK （黔） 2012-001]。將其按隨機數字表法分為四組，Ⅰ組（n=10）作為單純開胸手術對照組，Ⅱ組（n=10）為上腔靜脈阻斷30 min組，Ⅲ組（n=10）為阻斷60 min組，Ⅳ組（n=10）為阻斷90 min組。
1.1.2 主要試劑及儀器
主要試劑及儀器包括人工簡易呼吸氣囊（北京華瑞博陽科技）、多導電生理記錄儀（北京微信斯達公司）、亞光脫水機ZT-12N （湖北省孝感市亞光醫用電子技術有限公司）、亞光包埋機YB-6LF（湖北省孝感市亞光醫用電子技術有限公司）、LEICA切片機RM2016 （上海徠卡儀器有限公司）、2%苯巴比妥鈉（貴陽醫學院附屬醫院提供）、GZX-DH-X電熱恒溫干燥箱（上海躍進醫療一廠）、OlympusBX-51光學顯微鏡（日本Olympus公司）、TCII-4103高精度電子計數秤（天津市托利稱重儀器商貿有限公司）、酶標儀、恒溫水浴箱、低溫離心機、微量移液器、開胸包、丙二醛（MDA）測定試劑盒（TBA法，南京建成）、超氧化物歧化酶（SOD）分型測試盒（羥胺法，南京建成）、蘇木精-伊紅（HE）染色劑及4%甲醛溶液等。
1.2 方法
1.2.1 手術方法
手術前禁食、禁水4 h，頸部及右胸部常規備皮，阿托品0.5 mg肌注，耳緣靜脈置入淺靜脈留置針，2%苯巴比妥鈉以30 mg/kg緩慢推入麻醉后，以右側臥位固定于手術臺上，行氣管切開術，置入胃腸減壓管連接人工簡易氣囊及便攜式氧氣袋，以潮氣量10 ml/kg人工輔助呼吸，呼吸頻率：35 次/分。經右側第4肋間進胸，分離上腔靜脈，用無損傷血管鉗鉗夾阻斷上腔靜脈并記錄時間。
1.2.2 樣本采集
隨機取大腦皮質，大小約10 mm×10 mm，置入4%甲醛中固定過夜后，包埋、切片、脫蠟、常規HE染色，光鏡觀察。
1.2.3 腦組織氧化損傷指標測定
于實驗后分別處死各組動物，取同一部位腦組織約1 g，冰浴下制成組織勻漿，4℃低溫離心機離心（3500 r/min，30 min），取上清液根據試劑盒要求測定MDA及SOD水平。
1.2.4 腦含水量測定
切取同一部位腦組織，大小約30 mm×30 mm，稱取濕重，放入電熱干燥箱中以100 ℃恒溫干燥24 h至恒重，稱取干重。腦含水量=（濕重-干重）/濕重×100%。
1.3 統計學分析
所得數據輸入電腦后用SPSS 18.0軟件處理，所有數據均以均數±標準差（
2 結果
2.1 不同阻斷時限的氧化損傷程度
較Ⅰ組，Ⅱ組腦組織勻漿中MDA及SOD水平差異無統計學意義（P>0.05）。Ⅲ組MDA水平較Ⅰ組、Ⅱ組顯著升高，SOD顯著降低，差異有統計學意義（P<0.05）。Ⅳ組MDA及SOD水平變化更為顯著，差異有統計學意義（P<0.05），見表 1。
表1
各組兔腦組織MDA及SOD含量變化（2.2 不同阻斷時限對腦水腫的影響
阻斷上腔靜脈后，腦組織平均含水量隨阻斷時間延長而逐漸加重，Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組及Ⅳ組腦含水量百分比分別為78.13%±0.75%、79.25%±1.08%、84.28%±0.97%和90.08%±0.57%。統計學軟件分析，Ⅱ組腦含水量較Ⅰ組升高，差異無統計學意義（P>0.05）；Ⅲ組及Ⅳ組腦含水量較Ⅰ組及Ⅱ組顯著增高，且差異均有統計意義（P<0.05），見表 2。
表2
各組兔腦組織平均含水量變化[（2.3 腦組織形態學變化
Ⅰ組及Ⅱ組在光鏡下觀察組織表現正常。Ⅲ組各實驗動物均有不同程度的腦水腫，其中8例部分神經細胞腫脹，細胞間質間隙增寬。Ⅳ組所有動物均出現嚴重腦組織水腫，神經細胞及細胞間質明顯水腫變性、細胞核模糊并伴有局部灶性出血（圖 1）。
圖1
光學顯微鏡下腦組織改變 HE×400
注：Ⅰ為對照組；Ⅱ為阻斷30 min組；Ⅲ為阻斷60 min組；Ⅳ為阻斷90 min組
3 討論
上腔靜脈綜合征是由各種病因所致的因上腔靜脈部分或完全回流受阻導致的一組癥候群，是胸部惡性腫瘤危象之一[11-12]。上腔靜脈易被胸部腫瘤所侵及，因而阻斷上腔靜脈在胸外科手術中常因顧慮阻斷時間長短而不能徹底清除腫瘤，對于因進展速度較快所引起的上腔靜脈綜合征常因短期內發生腦水腫、呼吸困難、神經壓迫等致死或造成預后不良。上縱隔腫瘤或局部晚期肺癌合并上腔靜脈綜合征的患者，手術仍是主要的治療方法[13]。目前，主要有體外轉流下行上腔靜脈人造血管置換術以及短暫性阻斷上腔靜脈重建或修補術，而術中上腔靜脈的安全阻斷時限仍無確切的理論依據，多是根據醫者的臨床經驗進行操作，故一般采用術野放血回收[14]、中心靜脈導管采血經下肢靜脈回輸、胸內靜脈轉流[15]、體外循環[16]等方式來降低上腔靜脈壓力，但均有局限性[17]。近年來，研究報道此類手術死亡率為0～22%，五年生存率為21%～31%，顯著高于化療和放療。關于上腔靜脈阻斷時限的基礎研究仍較少[18]， 國內曾有文獻報道阻斷上腔靜脈1 h相對安全，2 h以上會產生腦水腫及神經細胞損傷等，但相對阻斷時限跨距較大[19]。本研究通過對家兔上腔靜脈進行不同時限的阻斷，觀察兔腦組織對阻斷時限的耐受情況及損傷程度，以探討上腔靜脈的安全阻斷時限，為臨床工作提供一定的參考依據。
實驗結果顯示，隨著上腔靜脈阻斷時間的延長，腦組織因應激引起過組織細胞脂質過氧化加劇，當阻斷時間達到30 min時，MDA及SOD與對照組相比無顯著變化。當阻斷時間達到60 min時，腦組織丙二醛含量顯著升高，而超氧化物歧化酶作為抗氧化酶其含量則顯著低于對照組及阻斷30 min組。當阻斷時間達到90 min時，腦組織損傷進一步加劇，MDA及SOD水平變化更為顯著，說明由于靜脈回流障礙導致了腦組織水腫、缺血缺氧、活性氧等代謝產物在局部大量聚集并逐漸損傷組織及細胞。通過測定腦組織含水量，發現當阻斷時間達到30 min以上時，腦組織的含水量顯著增加。對各組動物同一部位腦組織的HE染色結果也證實，Ⅰ組及Ⅱ組腦組織表現正常，考慮因阻斷上腔靜脈30 min仍在機體的可代償范圍內，無顯著的細胞水腫表現；Ⅲ組鏡下可見本組動物均有不同程度的腦細胞水腫，其中8例可見部分神經細胞腫脹，間質間隙增寬，細胞有空泡樣變性；Ⅳ組阻斷達90 min后所有實驗動物均出現嚴重腦組織水腫，神經元及細胞間質明顯水腫變性、間隙增寬、胞核模糊并伴有局部灶性出血。組織形態學變化以及腦組織水腫程度說明阻斷上腔靜脈時間過長會因毛細血管通透性增高、血腦屏障受損、腦缺血缺氧等對腦組織造成嚴重影響，但是隨著時間的長短不一而影響的程度不一。有研究報道輕度的腦水腫是可逆性的[20]。本實驗結果亦證實，上腔靜脈阻斷時間在30 min之內為安全阻斷時限，當超過30 min達到60 min甚至更久時，腦組織出現水腫、缺血缺氧的風險逐漸增大，時間越長腦水腫程度越加劇，并可累積損傷小動靜脈，造成嚴重預后不良，對于阻斷時限不同所引起的其他繼發損傷及其愈后我們將進一步開展動物實驗。
本實驗運用家兔造模，成功建立了不同時限的上腔靜脈阻斷動物模型，并證實阻斷30 min為安全阻斷時限，超過30 min后腦組織水腫及腦損傷程度隨阻斷時間延長而逐漸增加，達到60 min以上即出現顯著腦水腫及腦氧化損傷加重的表現。本實驗結果為胸部外科手術中上腔靜脈阻斷的安全時限提供了一定的實驗依據。
