改良Langendorff灌注模型对CABG术后竞争血流的研究

佟晓宁，佟宏峰，吴清玉，田文鑫

（1.清华大学第一附属医院心外科，北京100016；2.清华大学医学中心，北京100084；3.卫生部北京医院心胸外科，北京100730）

改良Langendorff灌注模型对CABG术后竞争血流的研究

佟晓宁1，2，佟宏峰3，吴清玉1，2，田文鑫3

（1.清华大学第一附属医院心外科，北京100016；2.清华大学医学中心，北京100084；3.卫生部北京医院心胸外科，北京100730）

建立冠状动脉旁路移植术（CABG）改良Langendorff灌注新西兰白兔模型，通过超声血流检测仪测量桥血管内的即时血流量（TTBF），研究冠状动脉在不同狭窄程度时（0、30%、60%、＞90%）的竞争血流对桥血管血流的影响程度。结果显示：平均灌注压无显著性差异（P＞0.05），桥血管内TTBF程度为0时最小，＞90%时最大，并随着冠状动脉狭窄程度的加重，桥血管内的TTBF增加（P＜0.01）。CABG术后，桥血管内的血流量由于竞争血流的存在不同程度的减少。随着冠状动脉病变的加重，其竞争血流增加，而桥血管内的血流量也随之减少。

竞争血流；Langendorff灌注模型；桥血管；即时血流量

Study on the Competitive Flow in CABGthrough Langendorff-perfused Model

冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass graft，CABG）是当前治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病最为有效的方法之一。桥血管的通畅程度对手术效果起着十分重要的作用，而评价通畅率的最重要指标是桥血管内的即时血流量（transient time blood flow，TTBF）。来自原有冠状动脉近端的

竞争血流（competitive flow，CF）使桥血管内的TTBF降低，甚至出现逆向的血流［1～3］，导致心脏收缩时相出现振荡的血流模式［4］，从而形成较低或振荡的剪切力，加重血管内皮损伤，使内皮细胞出现功能障碍，进而在旁路内形成血栓，给桥血管内血流的通畅性带来十分严重的影响［5］。有研究［6］认为CF减少了桥血管内的血流量，并使其血流模式出现改变，进一步损伤桥血管的内皮组织，释放不同的细胞因子，进而使桥血管痉挛、形成血栓，甚至闭塞。因此，尚未完全闭塞的病变血管可产生大小不一的CF。本研究通过建立改良的Langendorff灌注模型模拟出4种不同程度的狭窄，并使用超声血流检测仪测量桥血管中的TTBF，旨在研究冠状动脉狭窄程度对桥血管内TTBF的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物：健康新西兰白兔60只，体质量（3.54±0.21）kg，雌雄不限。

1.1.2 仪器设备：体外循环设备购自日本Terumo公司；超声血流检测仪、手术器械由卫生部北京医院手术室提供。

1.1.3 试剂的配制：（1）心脏停跳液：将10 mL复方钾钙镁溶液加至500 mL 0.9%NaCl注射液，10℃保存备用；（2）KH液：NaCl 7.0 g/L，NaHCO32.5 g/L，KCl 0.36 g/L，MgSO40.301 g/L，CaCl20.841 g/L，Glucose 2.22 g/L，NaH2PO40.14 g/L；（3）肝素钠溶液：将肝素钠注射液12 500 U加入0.9%NaCl注射液共同配制成50 mL溶液（250 U/mL）。

1.2 方法

1.2.1 制作改良Langendorff血流灌注模型：

1.2.1.1 取心脏和胸主动脉经耳缘静脉注射5%戊巴比妥钠溶液（1 mL/kg）麻醉，静脉给予肝素钠溶液（3 mL/kg）使之肝素化。将兔固定于手术台，保持呼吸道通畅，将通气管（长12 cm，直径1.2 cm）置于其咽喉部。待呼吸平稳，正中开胸，劈开胸骨，暴露心脏，为了防止插管阻塞冠状动脉，在主动脉根部15 mm处横断主动脉；并将肺动脉、肺静脉、腔静脉分别剪断，最终将心脏离体。将兔心立即置入4℃的停跳液中，将插管逆行插入升主动脉，再通过该插管向主动脉根部灌入50 mL停跳液。心脏停跳后，保留约10 cm的胸主动脉，内径（5.18±0.72）mm，剪取后认真结扎各个分支备用。

1.2.1.2 建立改良Langendorff血流灌注模型将直径4.2 mm泵管安装至体外循环的滚压泵中，两端分别接至心脏与KH溶液中。通过恒温水箱，维持KH溶液的温度为（37.0± 0.5）℃，并灌入95%氧气与5%二氧化碳的混合气体，使其充分饱和，并使pH值保持于7.35±0.05。

1.2.2 测量灌注压：通过压力换能感受器测量冠状动脉灌注压。

1.2.3 测量TTBF：通过超声血流检测仪测量血管内的TTBF。根据管径的大小，选用合适的探头型号。

1.2.4 实验分组：将模拟桥血管的灌注流量维持在18～35 mL/min。心脏在40 s内复跳，同时将心率维持在140～160次/min。通过狭窄模拟器改变靶血管的狭窄程度，将实验动物分为组1（0狭窄）、组2（30%狭窄）、组3（60%狭窄）和组4（＞90%狭窄）4组。

1.3 统计学分析

正态性数据均以x±s表示。采用SPSS 19.0统计学软件进行随机区组方差分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 平均灌注压

组1～4平均灌注压分别为：（80.22±1.45）mmHg、（79.88± 1.55）mmHg、（81.43±1.77）mmHg、（80.04±2.01）mmHg。各组间差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.2 桥血管内平均TTBF

组1～4桥血管内平均TTBF分别为：（17.67±1.26）、（19.89±1.74）、（28.35±2.16）、（31.33±1.21）mL·min-1。在平均灌注压无显著性差异的前提下，结果显示：组2桥血管内TTBF显著大于组1（P＜0.01），组3显著大于组2（P＜0.01），组4显著大于组3（P＜0.01）。提示桥血管内平均TTBF在0狭窄时最小，狭窄＞90%时最大，且随着冠状动脉狭窄程度的加重，桥血管内平均TTBF呈增加趋势（P＜0.01）。同时，组间的增加有显著差异（组1 vs组2，P＜0.01；组2 vs组3，P＜0.01；组3 vs组4，P＜0.01）。本研究中，动物模型血流动力学变化为收缩期血流量减少，舒张期血流量增多，符合冠状动脉血流特点。充分表明改良Langendorff血流灌注模型可以模拟冠状动脉血流动力学的特点。

3 讨论

3.1 CF与冠状动脉狭窄程度的关系

本研究结果表明，模拟冠状动脉内无狭窄时，桥血管内TTBF最小，而狭窄＞90%时最大。30%狭窄时，桥血管内的TTBF与0狭窄时相比显著增加（P＜0.01）；60%狭窄时，桥血管内的TTBF与30%狭窄时相比显著增加（P＜0.01）；狭窄＞90%时，桥血管内的TTBF与60%狭窄时相比，也显著增加（P＜0.01）。表明随着冠状动脉狭窄的加重，桥血管内TTBF增加，差异具有统计学意义（P＜0.01）。同时，证明了CABG术后存在CF。

3.2 CF对桥血管的影响

研究表明，血压和心率相对稳定的前提下，将来自靶血管的CF阻断后，桥血管内的血流量显著增加，差异有统计学意义（P＜0.01）［7］。结合本研究结果，提示无论狭窄严重与否，其远端均存在血流，且对桥血管内的血流量产生一定影响。CABG术后，来自靶血管的CF对桥血管壁有着直接或间接的影响［8］。主要体现在剪切力发生的变化：桥血管内血流速度减慢，而当出现逆向血流时，血流则表现为先逆向后正向的振荡模式，导致减低或振荡的剪切力。大分子通常聚集在剪切力小且变化剧烈的壁面部位，这足以说明大分子在血管壁的聚集、堆积给内膜增生与动脉硬化带来很大影响［9］，并加重内皮细胞的机械性损伤，导致功能障碍，从而引起桥

血管内形成血栓，破坏其通畅性［4］。另外，剪切力减小可使一氧化氮合酶水平降低，从而反向对内皮细胞功能产生影响，因而也是动脉粥样硬化的潜在危险因素［10］。

3.3 桥血管内TTBF减少对CABG手术效果的影响

CF的存在使单向正常的层流模式被收缩期的振荡血流所取代，从而进一步降低了桥血管内的平均血流量。同时，还缩短了桥血管内有效灌注时相，导致血栓形成，从而破坏了桥血管的通畅性［11］。桥血管内TTBF降低，即血流速度降低导致减小或振荡的剪切力，加大了血管内皮损伤的概率，影响内皮细胞的功能，进而导致桥血管内形成血栓，破坏桥血管通畅性［11］。另外，CF对血管壁平滑肌细胞的增殖、黏附及相关活性物质（如内皮素1）的分泌均有很大影响［12］。CABG术后桥血管内NO含量较术前减少，内皮素比术前增多；NO水平随CF增大而降低，破坏了NO/ET的动态平衡［13］。CF使桥血管内的血流量减少，从而导致NO的释放减少，这是影响CABG术后桥血管早期闭塞的主要分子机制之一。Joseph等［13］在术前根据冠状动脉造影按照不同狭窄程度分组，结果表明冠状动脉狭窄越轻，术后CF越大，与本研究结果相符。然而，本研究结果显示：30%狭窄组与0狭窄组相比，桥血管内的TTBF有着显著性增高［（19.89±1.74）mL·min-1vs（17.67±1.26）mL·min-1，P＜0.01］。但有学者［14］对CABG术后CF的研究结果却恰恰相反：在不阻断CF时无狭窄组和33%狭窄组间血流量差异无统计学意义（P＞0.05）。我们认为原因在于：（1）管腔的最小内径不同：当病变血管具有相同的狭窄时，管腔内径较大的血管中CF更加明显。Joseph等在2008年首次将其用作评价CF的血流动力学参数。（2）血管材料不同：模拟冠状动脉的自制狭窄模拟装置为人工材料，其管腔结构、波动性与真实动脉有很大区别。（3）灌注装置不同，且离体模型与在体模型血流动力学特点也存在一定差异，可能给研究结果带来一些变数。

3.4 局限性

由于材料的限制和技术上的不成熟，本研究仅模拟了0狭窄、30%狭窄、60%狭窄和＞90%狭窄，但基于本研究在技术与材料上进行了更大的改进，相信能够模拟更为细致的狭窄程度，从而更利于研究桥血管TTBF显著变化的拐点，进而发现CF存在的最小狭窄程度。另一方面，由于实验动物的静脉血管不适于本研究，因此仅采用动脉进行了模型的建立，所以不能认为最终的结果可以代表一切桥血管材料的情况。

综上所述，本研究通过建立改良Langendorff血流灌注模型，改变模拟冠状动脉血管的狭窄程度研究CF，得出如下结论：CABG术后，靶血管在不完全闭塞的情况下，即存在CF；桥血管的TTBF随着靶血管狭窄程度的加重而增加。

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（编辑 王又冬）

R331.3+2

A

0258-4646（2014）02-0172-03

佟晓宁（1985-），男，医师，博士研究生. E-mail：xntong89k@126.com

2012-11-02

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