引用本文： 林晨, 陆清声, 张再重, 黎成金, 夏印, 景在平, 王烈. 腹主动脉分支型移植物在新型血管模拟装置中应用的腔内修复体外实验. 中国普外基础与临床杂志, 2015, 22(8): 929-932. doi: 10.7507/1007-9424.20150242 复制
近年来，由于直筒型和分叉型覆膜支架的应用和发展，腹主动脉瘤的血管腔内治疗取得了较大进步。但是对于绝大多数复杂型腹主动脉瘤而言，限于开窗型和分支型支架技术尚处于初期研究阶段，目前仍以开放手术为主。本课题组前期成功研发了新型血管体外模拟循环装置并获批国家实用新型专利（授权号：2010201324467），其在体外模拟人体内血管环境的性能稳定性已经得到较好验证，能够较好模拟体内血管腔内环境，可以作为研发新型移植物进行动物体内实验的前期物理实验研究[1]。本研究中，我们通过该新型血管体外模拟循环装置进行了新型腹主动脉分支型移植物的性能测试，探讨腹主动脉分支型支架在血管腔内释放的可行性和安全性，并为腔内介入手术操作研究提供一种直观、便捷的模拟手段。
1 材料与方法
1.1 实验装置和材料
1.1.1 新型体外血管模拟循环装置
课题研发的新型血管模拟循环装置（图 1），由微创医疗器械（上海）有限公司提供，已获批国家实用新型专利（授权号：2010201324467），主要由主动脉血管模型、控制主机和实验操作箱三部分组成，详见参考文献[1]。
图1
新型血管模拟循环装置
1.1.2 血管腔内移植物系统
腔内移植物采用微创医疗器械（上海）有限公司提供的各种构型的分支型移植物研制而成（实用新型专利授权号：200820568132）。移植物为覆膜支架，由镍钛合金丝支架及固定于支架内的纤维织物组成，由直筒部、分叉部和分支部三部分组成（图 2）。直筒部在腹主动脉-肾动脉分支血管相应部位的织物上开有与该血管相应孔径的窗口，窗口边设有特殊的金属标记物，以便植入时在X射线下根据其显影准确定位；分叉部用于隔绝腹主动脉主干远端及双侧髂动脉，外形类似于倒“Y”字形，近（上）端仍为直筒状，第一圈支架圈裸露不遮蔽覆膜，覆膜上不开窗，相当于直筒部的延续，植入后与直筒部分远端重叠，分叉部远（下）端分出一长肢和一短肢，根据需要可在短肢内套接相应直径和所需长度的直筒形延长肢；在直筒部的肾动脉开窗处可释放肾动脉分支移植物，此分支移植物一端为“喇叭口”样结构，以便更可靠地固定于直筒部的窗口。移植物的输送系统及方法采用微创医疗器械（上海）有限公司提供的一次性移植物输送系统及方法（发明专利授权号：2009100520791）。输送系统的外径为5.46～6.09 mm（16～18 Fr）。移植物束缚在输送系统内。
图2
腹主动脉分支型移植物系统。2A：输送释放前（组装前）各部件；2B：输送释放后（组装后）效果图
1.1.3 其他材料
X射线显像系统采用Philips FD20数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）系统（Philips公司）。造影剂注射器采用上海安吉电子设备有限公司生产的AJ5805型高压注射泵。血管腔内操作材料：猪尾导管（美国Cook公司），0.035 inch/260 cm超滑软导丝（日本TERUMO公司），0.035 inch/260 cm超硬导丝（美国Boston Scientific公司）；非离子造影剂（欧乃帕克）。
1.2 移植物输送及释放方法
移植物在体外血管模拟循环装置中测试的主要操作按照移植物的输送及释放步骤进行。操作过程可在肉眼直视下或DSA透视下进行。移植物释放完毕后，可进行DSA以观察在流体冲击状态下移植物是否移位或者渗漏等，可根据具体要求进行液压、液温等参数设置。具体步骤如下：①连接血管模拟循环装置的进水、出水管，确保各衔接口和密封阀无渗漏，然后将血管模拟循环装置中充满液体，排除空气，调节控制主机，使血管模型中的液体压力为120 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），液体温度恒定37℃。②经血管模型的右股动脉密封阀插入0.035 inch软导丝，导入移植物的直筒部，调整移植物的肾动脉金属标记点与血管模型的双肾动脉开口处相对应，然后释放开窗型移植物的直筒部分。③以两根0.035 inch软导丝经移植物直筒部的肾动脉窗口导入血管模型的两侧肾动脉内，交换0.014 inch较硬导丝，预留肾动脉内。经较硬导丝分别导入肾动脉分支移植物，分别释放肾动脉分支移植物，分支移植物的“喇叭口”一端留在直筒部内侧。④交换0.035 inch超硬导丝，导入移植物分叉部，调整移植物输送系统，使分叉部近端的裸支架以及部分覆膜支架与直筒部分远端覆膜支架重叠，分叉部远端长肢置于右髂动脉，短肢置于左髂动脉，释放移植物的分叉部。⑤从左股动脉导入软导丝，选入分叉部的短肢开口内，交换超硬导丝，经超硬导丝导入左髂动脉的延长肢并释放，腔内重建左髂动脉。⑥若需造影，由股动脉密封阀进5 Fr猪尾导管至肾动脉水平以上，以流速20 mL/s、总量40 mL造影剂对腹主动脉造影，保存造影图像。
1.3 性能指标监测
1.3.1 释放成功率
记录移植物在体外血管模型中输送和释放的总次数和成功次数，计算成功率。
1.3.2 移植物稳定性
观察移植物释放后位置是否理想，形态和张开情况，DSA检查各分支动脉通畅情况，有无液体渗漏现象。
1.3.3 术后分支压力变化
以升主动脉为入口，髂动脉为出口外接体外循环装置，测定相应的压力和流速变化。
1.4 统计学方法
采用SPSS 18.0统计软件处理数据，计量资料采用均数±标准差（
2 结果
2.1 释放过程
腹主动脉分支型移植物顺利在体外血管模型中释放，在血管模拟循环装置内操作方便，简单易行，与实际手术手感近似。本研究中释放总次数为30次，成功次数为30次，成功率为100%。
2.2 新型血管模拟循环装置的稳定性
实验过程中控制主机系统稳定，血管模型内液体温度和压力恒定。实验完毕后装置恢复初始状态容易，可以立即进行下一次实验。
2.3 移植物的稳定性
移植物各部分释放后位置理想，形态良好，张开完全，在DSA下分支动脉通畅。各导丝以及移植物输送系统进出密封阀顺畅，无液体渗漏现象。两侧肾动脉、髂动脉近端压力移植物释放前后比较差异无统计学意义（P > 0.05），见表 1。
表1
移植物释放前后各分支压力变化（n=30，mm Hg，2.4 DSA检查结果
在DSA下移植物显影清晰，血管模型视野良好，无干扰视野的部件。实验过程的DSA影像与实际手术相似（图 3）。
图3
腹主动脉分支型移植物体外测试造影。3A：示显影清晰的移植物；3B：示造影无渗漏
3 讨论
随着主动脉腹膜支架和血管腔内技术的发展与进步，主动脉瘤、主动脉夹层等病变的治疗由传统的开放手术逐渐向腔内介入手术演变。
目前临床上主动脉覆膜支架的类型主要包括：直筒型支架、分叉型支架（一体式和分体式）、单分支型支架、开窗型支架和分支型支架，其中前三种支架的稳定性和安全性已得到验证，相关技术成熟，临床上最为常用，而开窗型支架及分支型支架还处于初期研制和试用阶段，国外一些大的研究中心尚在进行临床试验，国内也仅有少数单位进行了初步的尝试应用[2-8]。尤其是可组装式分支型覆膜支架可依据身体高矮、肢体长短、血管粗细来任意组合，以实现支架与血管的解剖结构和动脉瘤的形状更相吻合。
鉴于分支型腹主动脉覆膜支架尚处于研制和改进阶段，此类技术难度高，设计上尚待完善，临床应用经验尚为不足，需要对腔内移植物的性能进行一定的测试，血管外科医师对此类技术也需要进行一定的模拟操作练习。我们前期研制成功的一种新型血管体外模拟循环装置，旨在为血管外科医生提供更为直观、便捷、仿真的血管模拟装置，开展体外物理模拟实验，以及为后继的动物体内实验开展奠定基础。本课题组研制的新型体外血管模型循环装置，前期已经获批国家实用新型专利（授权号：2010201324467）并进行了性能评价性验证，可以较好地在体外模拟人体内血管环境[9-10]，并可以在肉眼下直观地进行反复使用，成本低廉，并能满足最大限度模拟体内操作的需求[1-2]。
血管移植物的安全性是临床关注的焦点之一[11-13]，主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯的血管移植物被认为是目前生物兼容性的移植材料[14]。本研究中，我们选用此类材料制备的腹主动脉分支型移植物，其生物相容性具有可靠保障。为进一步测试其在血管腔内释放的可行性和安全性，我们借助前期研发并评估过性能的新型血管模拟循环装置进行移植物血管腔内的输送和释放的体外模拟物理实验，结果发现，腹主动脉分支型移植物腔内输送顺利，释放成功率高，各分支血管压力无显著变化，移植物直筒部分、分支部分和分叉部分均固定在位，无支架内漏发生，DSA显示移植物在位良好。因此，我们认为腹主动脉分支型移植物在新型血管模拟循环装置中释放具有较好的可行性和安全性，这种新型血管模拟装置体外实验可以作为动物体内实验的前期研究。
在我们自行设计的新型血管模拟循环装置内进行腔内操作，可以将多方面因素整合到体外实验中，进而最大程度模拟生物体内的操作环境，如血流和温度的因素。以上内容我们仍在探索之中，相信通过不断改进和完善，这种新型血管模拟循环装置必将在更大程度上满足血管外科医师和研究人员的各种需求，可以为我们提供更多所关心的实验数据，为覆膜支架的国产化研制提供实验平台[15]，为各种新型支架更加充分地进入动物实验阶段奠定较好的基础。
近年来，由于直筒型和分叉型覆膜支架的应用和发展，腹主动脉瘤的血管腔内治疗取得了较大进步。但是对于绝大多数复杂型腹主动脉瘤而言，限于开窗型和分支型支架技术尚处于初期研究阶段，目前仍以开放手术为主。本课题组前期成功研发了新型血管体外模拟循环装置并获批国家实用新型专利（授权号：2010201324467），其在体外模拟人体内血管环境的性能稳定性已经得到较好验证，能够较好模拟体内血管腔内环境，可以作为研发新型移植物进行动物体内实验的前期物理实验研究[1]。本研究中，我们通过该新型血管体外模拟循环装置进行了新型腹主动脉分支型移植物的性能测试，探讨腹主动脉分支型支架在血管腔内释放的可行性和安全性，并为腔内介入手术操作研究提供一种直观、便捷的模拟手段。
1 材料与方法
1.1 实验装置和材料
1.1.1 新型体外血管模拟循环装置
课题研发的新型血管模拟循环装置（图 1），由微创医疗器械（上海）有限公司提供，已获批国家实用新型专利（授权号：2010201324467），主要由主动脉血管模型、控制主机和实验操作箱三部分组成，详见参考文献[1]。
图1
新型血管模拟循环装置
1.1.2 血管腔内移植物系统
腔内移植物采用微创医疗器械（上海）有限公司提供的各种构型的分支型移植物研制而成（实用新型专利授权号：200820568132）。移植物为覆膜支架，由镍钛合金丝支架及固定于支架内的纤维织物组成，由直筒部、分叉部和分支部三部分组成（图 2）。直筒部在腹主动脉-肾动脉分支血管相应部位的织物上开有与该血管相应孔径的窗口，窗口边设有特殊的金属标记物，以便植入时在X射线下根据其显影准确定位；分叉部用于隔绝腹主动脉主干远端及双侧髂动脉，外形类似于倒“Y”字形，近（上）端仍为直筒状，第一圈支架圈裸露不遮蔽覆膜，覆膜上不开窗，相当于直筒部的延续，植入后与直筒部分远端重叠，分叉部远（下）端分出一长肢和一短肢，根据需要可在短肢内套接相应直径和所需长度的直筒形延长肢；在直筒部的肾动脉开窗处可释放肾动脉分支移植物，此分支移植物一端为“喇叭口”样结构，以便更可靠地固定于直筒部的窗口。移植物的输送系统及方法采用微创医疗器械（上海）有限公司提供的一次性移植物输送系统及方法（发明专利授权号：2009100520791）。输送系统的外径为5.46～6.09 mm（16～18 Fr）。移植物束缚在输送系统内。
图2
腹主动脉分支型移植物系统。2A：输送释放前（组装前）各部件；2B：输送释放后（组装后）效果图
1.1.3 其他材料
X射线显像系统采用Philips FD20数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）系统（Philips公司）。造影剂注射器采用上海安吉电子设备有限公司生产的AJ5805型高压注射泵。血管腔内操作材料：猪尾导管（美国Cook公司），0.035 inch/260 cm超滑软导丝（日本TERUMO公司），0.035 inch/260 cm超硬导丝（美国Boston Scientific公司）；非离子造影剂（欧乃帕克）。
1.2 移植物输送及释放方法
移植物在体外血管模拟循环装置中测试的主要操作按照移植物的输送及释放步骤进行。操作过程可在肉眼直视下或DSA透视下进行。移植物释放完毕后，可进行DSA以观察在流体冲击状态下移植物是否移位或者渗漏等，可根据具体要求进行液压、液温等参数设置。具体步骤如下：①连接血管模拟循环装置的进水、出水管，确保各衔接口和密封阀无渗漏，然后将血管模拟循环装置中充满液体，排除空气，调节控制主机，使血管模型中的液体压力为120 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），液体温度恒定37℃。②经血管模型的右股动脉密封阀插入0.035 inch软导丝，导入移植物的直筒部，调整移植物的肾动脉金属标记点与血管模型的双肾动脉开口处相对应，然后释放开窗型移植物的直筒部分。③以两根0.035 inch软导丝经移植物直筒部的肾动脉窗口导入血管模型的两侧肾动脉内，交换0.014 inch较硬导丝，预留肾动脉内。经较硬导丝分别导入肾动脉分支移植物，分别释放肾动脉分支移植物，分支移植物的“喇叭口”一端留在直筒部内侧。④交换0.035 inch超硬导丝，导入移植物分叉部，调整移植物输送系统，使分叉部近端的裸支架以及部分覆膜支架与直筒部分远端覆膜支架重叠，分叉部远端长肢置于右髂动脉，短肢置于左髂动脉，释放移植物的分叉部。⑤从左股动脉导入软导丝，选入分叉部的短肢开口内，交换超硬导丝，经超硬导丝导入左髂动脉的延长肢并释放，腔内重建左髂动脉。⑥若需造影，由股动脉密封阀进5 Fr猪尾导管至肾动脉水平以上，以流速20 mL/s、总量40 mL造影剂对腹主动脉造影，保存造影图像。
1.3 性能指标监测
1.3.1 释放成功率
记录移植物在体外血管模型中输送和释放的总次数和成功次数，计算成功率。
1.3.2 移植物稳定性
观察移植物释放后位置是否理想，形态和张开情况，DSA检查各分支动脉通畅情况，有无液体渗漏现象。
1.3.3 术后分支压力变化
以升主动脉为入口，髂动脉为出口外接体外循环装置，测定相应的压力和流速变化。
1.4 统计学方法
采用SPSS 18.0统计软件处理数据，计量资料采用均数±标准差（
2 结果
2.1 释放过程
腹主动脉分支型移植物顺利在体外血管模型中释放，在血管模拟循环装置内操作方便，简单易行，与实际手术手感近似。本研究中释放总次数为30次，成功次数为30次，成功率为100%。
2.2 新型血管模拟循环装置的稳定性
实验过程中控制主机系统稳定，血管模型内液体温度和压力恒定。实验完毕后装置恢复初始状态容易，可以立即进行下一次实验。
2.3 移植物的稳定性
移植物各部分释放后位置理想，形态良好，张开完全，在DSA下分支动脉通畅。各导丝以及移植物输送系统进出密封阀顺畅，无液体渗漏现象。两侧肾动脉、髂动脉近端压力移植物释放前后比较差异无统计学意义（P > 0.05），见表 1。
表1
移植物释放前后各分支压力变化（n=30，mm Hg，2.4 DSA检查结果
在DSA下移植物显影清晰，血管模型视野良好，无干扰视野的部件。实验过程的DSA影像与实际手术相似（图 3）。
图3
腹主动脉分支型移植物体外测试造影。3A：示显影清晰的移植物；3B：示造影无渗漏
3 讨论
随着主动脉腹膜支架和血管腔内技术的发展与进步，主动脉瘤、主动脉夹层等病变的治疗由传统的开放手术逐渐向腔内介入手术演变。
目前临床上主动脉覆膜支架的类型主要包括：直筒型支架、分叉型支架（一体式和分体式）、单分支型支架、开窗型支架和分支型支架，其中前三种支架的稳定性和安全性已得到验证，相关技术成熟，临床上最为常用，而开窗型支架及分支型支架还处于初期研制和试用阶段，国外一些大的研究中心尚在进行临床试验，国内也仅有少数单位进行了初步的尝试应用[2-8]。尤其是可组装式分支型覆膜支架可依据身体高矮、肢体长短、血管粗细来任意组合，以实现支架与血管的解剖结构和动脉瘤的形状更相吻合。
鉴于分支型腹主动脉覆膜支架尚处于研制和改进阶段，此类技术难度高，设计上尚待完善，临床应用经验尚为不足，需要对腔内移植物的性能进行一定的测试，血管外科医师对此类技术也需要进行一定的模拟操作练习。我们前期研制成功的一种新型血管体外模拟循环装置，旨在为血管外科医生提供更为直观、便捷、仿真的血管模拟装置，开展体外物理模拟实验，以及为后继的动物体内实验开展奠定基础。本课题组研制的新型体外血管模型循环装置，前期已经获批国家实用新型专利（授权号：2010201324467）并进行了性能评价性验证，可以较好地在体外模拟人体内血管环境[9-10]，并可以在肉眼下直观地进行反复使用，成本低廉，并能满足最大限度模拟体内操作的需求[1-2]。
血管移植物的安全性是临床关注的焦点之一[11-13]，主要成分为聚对苯二甲酸乙二醇酯的血管移植物被认为是目前生物兼容性的移植材料[14]。本研究中，我们选用此类材料制备的腹主动脉分支型移植物，其生物相容性具有可靠保障。为进一步测试其在血管腔内释放的可行性和安全性，我们借助前期研发并评估过性能的新型血管模拟循环装置进行移植物血管腔内的输送和释放的体外模拟物理实验，结果发现，腹主动脉分支型移植物腔内输送顺利，释放成功率高，各分支血管压力无显著变化，移植物直筒部分、分支部分和分叉部分均固定在位，无支架内漏发生，DSA显示移植物在位良好。因此，我们认为腹主动脉分支型移植物在新型血管模拟循环装置中释放具有较好的可行性和安全性，这种新型血管模拟装置体外实验可以作为动物体内实验的前期研究。
在我们自行设计的新型血管模拟循环装置内进行腔内操作，可以将多方面因素整合到体外实验中，进而最大程度模拟生物体内的操作环境，如血流和温度的因素。以上内容我们仍在探索之中，相信通过不断改进和完善，这种新型血管模拟循环装置必将在更大程度上满足血管外科医师和研究人员的各种需求，可以为我们提供更多所关心的实验数据，为覆膜支架的国产化研制提供实验平台[15]，为各种新型支架更加充分地进入动物实验阶段奠定较好的基础。
