引用本文： 林晨, 陸清聲, 張再重, 黎成金, 夏印, 景在平, 王烈. 腹主動脈分支型移植物在新型血管模擬裝置中應用的腔內修復體外實驗. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(8): 929-932. doi: 10.7507/1007-9424.20150242 復制
近年來，由于直筒型和分叉型覆膜支架的應用和發展，腹主動脈瘤的血管腔內治療取得了較大進步。但是對于絕大多數復雜型腹主動脈瘤而言，限于開窗型和分支型支架技術尚處于初期研究階段，目前仍以開放手術為主。本課題組前期成功研發了新型血管體外模擬循環裝置并獲批國家實用新型專利（授權號：2010201324467），其在體外模擬人體內血管環境的性能穩定性已經得到較好驗證，能夠較好模擬體內血管腔內環境，可以作為研發新型移植物進行動物體內實驗的前期物理實驗研究[1]。本研究中，我們通過該新型血管體外模擬循環裝置進行了新型腹主動脈分支型移植物的性能測試，探討腹主動脈分支型支架在血管腔內釋放的可行性和安全性，并為腔內介入手術操作研究提供一種直觀、便捷的模擬手段。
1 材料與方法
1.1 實驗裝置和材料
1.1.1 新型體外血管模擬循環裝置
課題研發的新型血管模擬循環裝置（圖 1），由微創醫療器械（上海）有限公司提供，已獲批國家實用新型專利（授權號：2010201324467），主要由主動脈血管模型、控制主機和實驗操作箱三部分組成，詳見參考文獻[1]。
圖1
新型血管模擬循環裝置
1.1.2 血管腔內移植物系統
腔內移植物采用微創醫療器械（上海）有限公司提供的各種構型的分支型移植物研制而成（實用新型專利授權號：200820568132）。移植物為覆膜支架，由鎳鈦合金絲支架及固定于支架內的纖維織物組成，由直筒部、分叉部和分支部三部分組成（圖 2）。直筒部在腹主動脈-腎動脈分支血管相應部位的織物上開有與該血管相應孔徑的窗口，窗口邊設有特殊的金屬標記物，以便植入時在X射線下根據其顯影準確定位；分叉部用于隔絕腹主動脈主干遠端及雙側髂動脈，外形類似于倒“Y”字形，近（上）端仍為直筒狀，第一圈支架圈裸露不遮蔽覆膜，覆膜上不開窗，相當于直筒部的延續，植入后與直筒部分遠端重疊，分叉部遠（下）端分出一長肢和一短肢，根據需要可在短肢內套接相應直徑和所需長度的直筒形延長肢；在直筒部的腎動脈開窗處可釋放腎動脈分支移植物，此分支移植物一端為“喇叭口”樣結構，以便更可靠地固定于直筒部的窗口。移植物的輸送系統及方法采用微創醫療器械（上海）有限公司提供的一次性移植物輸送系統及方法（發明專利授權號：2009100520791）。輸送系統的外徑為5.46～6.09 mm（16～18 Fr）。移植物束縛在輸送系統內。
圖2
腹主動脈分支型移植物系統。2A：輸送釋放前（組裝前）各部件；2B：輸送釋放后（組裝后）效果圖
1.1.3 其他材料
X射線顯像系統采用Philips FD20數字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）系統（Philips公司）。造影劑注射器采用上海安吉電子設備有限公司生產的AJ5805型高壓注射泵。血管腔內操作材料：豬尾導管（美國Cook公司），0.035 inch/260 cm超滑軟導絲（日本TERUMO公司），0.035 inch/260 cm超硬導絲（美國Boston Scientific公司）；非離子造影劑（歐乃帕克）。
1.2 移植物輸送及釋放方法
移植物在體外血管模擬循環裝置中測試的主要操作按照移植物的輸送及釋放步驟進行。操作過程可在肉眼直視下或DSA透視下進行。移植物釋放完畢后，可進行DSA以觀察在流體沖擊狀態下移植物是否移位或者滲漏等，可根據具體要求進行液壓、液溫等參數設置。具體步驟如下：①連接血管模擬循環裝置的進水、出水管，確保各銜接口和密封閥無滲漏，然后將血管模擬循環裝置中充滿液體，排除空氣，調節控制主機，使血管模型中的液體壓力為120 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），液體溫度恒定37℃。②經血管模型的右股動脈密封閥插入0.035 inch軟導絲，導入移植物的直筒部，調整移植物的腎動脈金屬標記點與血管模型的雙腎動脈開口處相對應，然后釋放開窗型移植物的直筒部分。③以兩根0.035 inch軟導絲經移植物直筒部的腎動脈窗口導入血管模型的兩側腎動脈內，交換0.014 inch較硬導絲，預留腎動脈內。經較硬導絲分別導入腎動脈分支移植物，分別釋放腎動脈分支移植物，分支移植物的“喇叭口”一端留在直筒部內側。④交換0.035 inch超硬導絲，導入移植物分叉部，調整移植物輸送系統，使分叉部近端的裸支架以及部分覆膜支架與直筒部分遠端覆膜支架重疊，分叉部遠端長肢置于右髂動脈，短肢置于左髂動脈，釋放移植物的分叉部。⑤從左股動脈導入軟導絲，選入分叉部的短肢開口內，交換超硬導絲，經超硬導絲導入左髂動脈的延長肢并釋放，腔內重建左髂動脈。⑥若需造影，由股動脈密封閥進5 Fr豬尾導管至腎動脈水平以上，以流速20 mL/s、總量40 mL造影劑對腹主動脈造影，保存造影圖像。
1.3 性能指標監測
1.3.1 釋放成功率
記錄移植物在體外血管模型中輸送和釋放的總次數和成功次數，計算成功率。
1.3.2 移植物穩定性
觀察移植物釋放后位置是否理想，形態和張開情況，DSA檢查各分支動脈通暢情況，有無液體滲漏現象。
1.3.3 術后分支壓力變化
以升主動脈為入口，髂動脈為出口外接體外循環裝置，測定相應的壓力和流速變化。
1.4 統計學方法
采用SPSS 18.0統計軟件處理數據，計量資料采用均數±標準差（
2 結果
2.1 釋放過程
腹主動脈分支型移植物順利在體外血管模型中釋放，在血管模擬循環裝置內操作方便，簡單易行，與實際手術手感近似。本研究中釋放總次數為30次，成功次數為30次，成功率為100%。
2.2 新型血管模擬循環裝置的穩定性
實驗過程中控制主機系統穩定，血管模型內液體溫度和壓力恒定。實驗完畢后裝置恢復初始狀態容易，可以立即進行下一次實驗。
2.3 移植物的穩定性
移植物各部分釋放后位置理想，形態良好，張開完全，在DSA下分支動脈通暢。各導絲以及移植物輸送系統進出密封閥順暢，無液體滲漏現象。兩側腎動脈、髂動脈近端壓力移植物釋放前后比較差異無統計學意義（P > 0.05），見表 1。
表1
移植物釋放前后各分支壓力變化（n=30，mm Hg，2.4 DSA檢查結果
在DSA下移植物顯影清晰，血管模型視野良好，無干擾視野的部件。實驗過程的DSA影像與實際手術相似（圖 3）。
圖3
腹主動脈分支型移植物體外測試造影。3A：示顯影清晰的移植物；3B：示造影無滲漏
3 討論
隨著主動脈腹膜支架和血管腔內技術的發展與進步，主動脈瘤、主動脈夾層等病變的治療由傳統的開放手術逐漸向腔內介入手術演變。
目前臨床上主動脈覆膜支架的類型主要包括：直筒型支架、分叉型支架（一體式和分體式）、單分支型支架、開窗型支架和分支型支架，其中前三種支架的穩定性和安全性已得到驗證，相關技術成熟，臨床上最為常用，而開窗型支架及分支型支架還處于初期研制和試用階段，國外一些大的研究中心尚在進行臨床試驗，國內也僅有少數單位進行了初步的嘗試應用[2-8]。尤其是可組裝式分支型覆膜支架可依據身體高矮、肢體長短、血管粗細來任意組合，以實現支架與血管的解剖結構和動脈瘤的形狀更相吻合。
鑒于分支型腹主動脈覆膜支架尚處于研制和改進階段，此類技術難度高，設計上尚待完善，臨床應用經驗尚為不足，需要對腔內移植物的性能進行一定的測試，血管外科醫師對此類技術也需要進行一定的模擬操作練習。我們前期研制成功的一種新型血管體外模擬循環裝置，旨在為血管外科醫生提供更為直觀、便捷、仿真的血管模擬裝置，開展體外物理模擬實驗，以及為后繼的動物體內實驗開展奠定基礎。本課題組研制的新型體外血管模型循環裝置，前期已經獲批國家實用新型專利（授權號：2010201324467）并進行了性能評價性驗證，可以較好地在體外模擬人體內血管環境[9-10]，并可以在肉眼下直觀地進行反復使用，成本低廉，并能滿足最大限度模擬體內操作的需求[1-2]。
血管移植物的安全性是臨床關注的焦點之一[11-13]，主要成分為聚對苯二甲酸乙二醇酯的血管移植物被認為是目前生物兼容性的移植材料[14]。本研究中，我們選用此類材料制備的腹主動脈分支型移植物，其生物相容性具有可靠保障。為進一步測試其在血管腔內釋放的可行性和安全性，我們借助前期研發并評估過性能的新型血管模擬循環裝置進行移植物血管腔內的輸送和釋放的體外模擬物理實驗，結果發現，腹主動脈分支型移植物腔內輸送順利，釋放成功率高，各分支血管壓力無顯著變化，移植物直筒部分、分支部分和分叉部分均固定在位，無支架內漏發生，DSA顯示移植物在位良好。因此，我們認為腹主動脈分支型移植物在新型血管模擬循環裝置中釋放具有較好的可行性和安全性，這種新型血管模擬裝置體外實驗可以作為動物體內實驗的前期研究。
在我們自行設計的新型血管模擬循環裝置內進行腔內操作，可以將多方面因素整合到體外實驗中，進而最大程度模擬生物體內的操作環境，如血流和溫度的因素。以上內容我們仍在探索之中，相信通過不斷改進和完善，這種新型血管模擬循環裝置必將在更大程度上滿足血管外科醫師和研究人員的各種需求，可以為我們提供更多所關心的實驗數據，為覆膜支架的國產化研制提供實驗平臺[15]，為各種新型支架更加充分地進入動物實驗階段奠定較好的基礎。
近年來，由于直筒型和分叉型覆膜支架的應用和發展，腹主動脈瘤的血管腔內治療取得了較大進步。但是對于絕大多數復雜型腹主動脈瘤而言，限于開窗型和分支型支架技術尚處于初期研究階段，目前仍以開放手術為主。本課題組前期成功研發了新型血管體外模擬循環裝置并獲批國家實用新型專利（授權號：2010201324467），其在體外模擬人體內血管環境的性能穩定性已經得到較好驗證，能夠較好模擬體內血管腔內環境，可以作為研發新型移植物進行動物體內實驗的前期物理實驗研究[1]。本研究中，我們通過該新型血管體外模擬循環裝置進行了新型腹主動脈分支型移植物的性能測試，探討腹主動脈分支型支架在血管腔內釋放的可行性和安全性，并為腔內介入手術操作研究提供一種直觀、便捷的模擬手段。
1 材料與方法
1.1 實驗裝置和材料
1.1.1 新型體外血管模擬循環裝置
課題研發的新型血管模擬循環裝置（圖 1），由微創醫療器械（上海）有限公司提供，已獲批國家實用新型專利（授權號：2010201324467），主要由主動脈血管模型、控制主機和實驗操作箱三部分組成，詳見參考文獻[1]。
圖1
新型血管模擬循環裝置
1.1.2 血管腔內移植物系統
腔內移植物采用微創醫療器械（上海）有限公司提供的各種構型的分支型移植物研制而成（實用新型專利授權號：200820568132）。移植物為覆膜支架，由鎳鈦合金絲支架及固定于支架內的纖維織物組成，由直筒部、分叉部和分支部三部分組成（圖 2）。直筒部在腹主動脈-腎動脈分支血管相應部位的織物上開有與該血管相應孔徑的窗口，窗口邊設有特殊的金屬標記物，以便植入時在X射線下根據其顯影準確定位；分叉部用于隔絕腹主動脈主干遠端及雙側髂動脈，外形類似于倒“Y”字形，近（上）端仍為直筒狀，第一圈支架圈裸露不遮蔽覆膜，覆膜上不開窗，相當于直筒部的延續，植入后與直筒部分遠端重疊，分叉部遠（下）端分出一長肢和一短肢，根據需要可在短肢內套接相應直徑和所需長度的直筒形延長肢；在直筒部的腎動脈開窗處可釋放腎動脈分支移植物，此分支移植物一端為“喇叭口”樣結構，以便更可靠地固定于直筒部的窗口。移植物的輸送系統及方法采用微創醫療器械（上海）有限公司提供的一次性移植物輸送系統及方法（發明專利授權號：2009100520791）。輸送系統的外徑為5.46～6.09 mm（16～18 Fr）。移植物束縛在輸送系統內。
圖2
腹主動脈分支型移植物系統。2A：輸送釋放前（組裝前）各部件；2B：輸送釋放后（組裝后）效果圖
1.1.3 其他材料
X射線顯像系統采用Philips FD20數字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）系統（Philips公司）。造影劑注射器采用上海安吉電子設備有限公司生產的AJ5805型高壓注射泵。血管腔內操作材料：豬尾導管（美國Cook公司），0.035 inch/260 cm超滑軟導絲（日本TERUMO公司），0.035 inch/260 cm超硬導絲（美國Boston Scientific公司）；非離子造影劑（歐乃帕克）。
1.2 移植物輸送及釋放方法
移植物在體外血管模擬循環裝置中測試的主要操作按照移植物的輸送及釋放步驟進行。操作過程可在肉眼直視下或DSA透視下進行。移植物釋放完畢后，可進行DSA以觀察在流體沖擊狀態下移植物是否移位或者滲漏等，可根據具體要求進行液壓、液溫等參數設置。具體步驟如下：①連接血管模擬循環裝置的進水、出水管，確保各銜接口和密封閥無滲漏，然后將血管模擬循環裝置中充滿液體，排除空氣，調節控制主機，使血管模型中的液體壓力為120 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），液體溫度恒定37℃。②經血管模型的右股動脈密封閥插入0.035 inch軟導絲，導入移植物的直筒部，調整移植物的腎動脈金屬標記點與血管模型的雙腎動脈開口處相對應，然后釋放開窗型移植物的直筒部分。③以兩根0.035 inch軟導絲經移植物直筒部的腎動脈窗口導入血管模型的兩側腎動脈內，交換0.014 inch較硬導絲，預留腎動脈內。經較硬導絲分別導入腎動脈分支移植物，分別釋放腎動脈分支移植物，分支移植物的“喇叭口”一端留在直筒部內側。④交換0.035 inch超硬導絲，導入移植物分叉部，調整移植物輸送系統，使分叉部近端的裸支架以及部分覆膜支架與直筒部分遠端覆膜支架重疊，分叉部遠端長肢置于右髂動脈，短肢置于左髂動脈，釋放移植物的分叉部。⑤從左股動脈導入軟導絲，選入分叉部的短肢開口內，交換超硬導絲，經超硬導絲導入左髂動脈的延長肢并釋放，腔內重建左髂動脈。⑥若需造影，由股動脈密封閥進5 Fr豬尾導管至腎動脈水平以上，以流速20 mL/s、總量40 mL造影劑對腹主動脈造影，保存造影圖像。
1.3 性能指標監測
1.3.1 釋放成功率
記錄移植物在體外血管模型中輸送和釋放的總次數和成功次數，計算成功率。
1.3.2 移植物穩定性
觀察移植物釋放后位置是否理想，形態和張開情況，DSA檢查各分支動脈通暢情況，有無液體滲漏現象。
1.3.3 術后分支壓力變化
以升主動脈為入口，髂動脈為出口外接體外循環裝置，測定相應的壓力和流速變化。
1.4 統計學方法
采用SPSS 18.0統計軟件處理數據，計量資料采用均數±標準差（
2 結果
2.1 釋放過程
腹主動脈分支型移植物順利在體外血管模型中釋放，在血管模擬循環裝置內操作方便，簡單易行，與實際手術手感近似。本研究中釋放總次數為30次，成功次數為30次，成功率為100%。
2.2 新型血管模擬循環裝置的穩定性
實驗過程中控制主機系統穩定，血管模型內液體溫度和壓力恒定。實驗完畢后裝置恢復初始狀態容易，可以立即進行下一次實驗。
2.3 移植物的穩定性
移植物各部分釋放后位置理想，形態良好，張開完全，在DSA下分支動脈通暢。各導絲以及移植物輸送系統進出密封閥順暢，無液體滲漏現象。兩側腎動脈、髂動脈近端壓力移植物釋放前后比較差異無統計學意義（P > 0.05），見表 1。
表1
移植物釋放前后各分支壓力變化（n=30，mm Hg，2.4 DSA檢查結果
在DSA下移植物顯影清晰，血管模型視野良好，無干擾視野的部件。實驗過程的DSA影像與實際手術相似（圖 3）。
圖3
腹主動脈分支型移植物體外測試造影。3A：示顯影清晰的移植物；3B：示造影無滲漏
3 討論
隨著主動脈腹膜支架和血管腔內技術的發展與進步，主動脈瘤、主動脈夾層等病變的治療由傳統的開放手術逐漸向腔內介入手術演變。
目前臨床上主動脈覆膜支架的類型主要包括：直筒型支架、分叉型支架（一體式和分體式）、單分支型支架、開窗型支架和分支型支架，其中前三種支架的穩定性和安全性已得到驗證，相關技術成熟，臨床上最為常用，而開窗型支架及分支型支架還處于初期研制和試用階段，國外一些大的研究中心尚在進行臨床試驗，國內也僅有少數單位進行了初步的嘗試應用[2-8]。尤其是可組裝式分支型覆膜支架可依據身體高矮、肢體長短、血管粗細來任意組合，以實現支架與血管的解剖結構和動脈瘤的形狀更相吻合。
鑒于分支型腹主動脈覆膜支架尚處于研制和改進階段，此類技術難度高，設計上尚待完善，臨床應用經驗尚為不足，需要對腔內移植物的性能進行一定的測試，血管外科醫師對此類技術也需要進行一定的模擬操作練習。我們前期研制成功的一種新型血管體外模擬循環裝置，旨在為血管外科醫生提供更為直觀、便捷、仿真的血管模擬裝置，開展體外物理模擬實驗，以及為后繼的動物體內實驗開展奠定基礎。本課題組研制的新型體外血管模型循環裝置，前期已經獲批國家實用新型專利（授權號：2010201324467）并進行了性能評價性驗證，可以較好地在體外模擬人體內血管環境[9-10]，并可以在肉眼下直觀地進行反復使用，成本低廉，并能滿足最大限度模擬體內操作的需求[1-2]。
血管移植物的安全性是臨床關注的焦點之一[11-13]，主要成分為聚對苯二甲酸乙二醇酯的血管移植物被認為是目前生物兼容性的移植材料[14]。本研究中，我們選用此類材料制備的腹主動脈分支型移植物，其生物相容性具有可靠保障。為進一步測試其在血管腔內釋放的可行性和安全性，我們借助前期研發并評估過性能的新型血管模擬循環裝置進行移植物血管腔內的輸送和釋放的體外模擬物理實驗，結果發現，腹主動脈分支型移植物腔內輸送順利，釋放成功率高，各分支血管壓力無顯著變化，移植物直筒部分、分支部分和分叉部分均固定在位，無支架內漏發生，DSA顯示移植物在位良好。因此，我們認為腹主動脈分支型移植物在新型血管模擬循環裝置中釋放具有較好的可行性和安全性，這種新型血管模擬裝置體外實驗可以作為動物體內實驗的前期研究。
在我們自行設計的新型血管模擬循環裝置內進行腔內操作，可以將多方面因素整合到體外實驗中，進而最大程度模擬生物體內的操作環境，如血流和溫度的因素。以上內容我們仍在探索之中，相信通過不斷改進和完善，這種新型血管模擬循環裝置必將在更大程度上滿足血管外科醫師和研究人員的各種需求，可以為我們提供更多所關心的實驗數據，為覆膜支架的國產化研制提供實驗平臺[15]，為各種新型支架更加充分地進入動物實驗階段奠定較好的基礎。
