基于无瘤技术的可控温腹腔冲洗装置的设计

马锋，向俊西，缪骥，董鼎辉，郭艳光，吕毅

1.西安交通大学第一附属医院，陕西西安 710061；2.西安交通大学 先进外科技术与工程研究所，陕西 西安710061；3.陕西省再生医学与外科工程研究中心，陕西 西安 710061；4.南京市鼓楼医院，江苏 南京 210000

基于无瘤技术的可控温腹腔冲洗装置的设计

马锋1,2,3，向俊西1,2,3，缪骥4，董鼎辉1,2,3，郭艳光2,3，吕毅1,2,3

1.西安交通大学第一附属医院，陕西西安 710061；2.西安交通大学 先进外科技术与工程研究所，陕西 西安710061；3.陕西省再生医学与外科工程研究中心，陕西 西安 710061；4.南京市鼓楼医院，江苏 南京 210000

本文阐述了一种基于无瘤技术的可控温腹腔冲洗装置的设计过程。该装置主要由可控温冲洗器与脱落肿瘤细胞收集装置构成。可控温冲洗器可提供温度精确的无菌生理盐水与蒸馏水以进行腹腔冲洗；脱落肿瘤细胞收集装置用于吸引冲洗过的液体，其细胞收集过滤器可以收集脱落细胞以进行病理检查。该装置可确保腹腔冲洗的水温理想，流速恰当，并能够辅助病理检查，可为肿瘤病人的预后及后续治疗方案提供参考。

腹腔冲洗装置；无瘤技术；可控温冲洗器；脱落肿瘤细胞收集装置；细胞收集过滤器

0 前言

在外科手术尤其是肿瘤切除术中，局部出血、组织残留及渗液等常常影响术者视野，进而增加手术风险，此时往往需进行局部冲洗或整个腹腔的灌洗来保持手术视野的清爽。另一方面，腹腔内游离癌细胞（Intraperitoneal Free Cancer Cells，IFCCs）、手术切开的肿瘤组织或肿瘤转移的淋巴结等都是腹腔恶性肿瘤发生腹腔种植转移的重要影响因素，严重影响患者的预后，目前主要通过腹腔冲洗液细胞学[1]检查来检测 IFCCs，采用肿瘤细胞减灭术及腹腔内化疗[2]来杀灭 IFCCs。研究表明，使用 43 ℃的蒸馏水灌洗腹腔是肿瘤切除术后降低复发风险的有效措施[3-6]，但此技术在临床应用上仍存在操作繁琐、温度控制性差等诸多问题：首先需巡回护士水浴加热无菌蒸馏水，器械护士或术者再用手指试温并反复调整温度至合适范围，这一操作依赖于主观感觉判断，不符合精准外科的要求[7-8]；冲洗水进入腹腔后又与人体、环境进行热交换，对脱落肿瘤细胞的杀灭作用也会大打折扣。

为了克服上述技术的缺点，笔者研制了一种基于无瘤技术的可控温腹腔冲洗装置（简称可控温冲洗装置），以便在手术中为腹腔灌洗提供温度可控的无菌生理盐水或蒸馏水，确保最终入腹水温理想，并可调节流速；同时可收集脱落肿瘤细胞标本以进行病理检查，以评价减灭肿瘤种植风险的效果，对患者预后及后续治疗方案的制定提供参考。

1 系统硬件设计

1.1 系统总体结构和功能

可控温冲洗装置主要由可控温冲洗器与脱落肿瘤细胞收集装置构成。可控温冲洗器可同时提供无菌生理盐水与蒸馏水以便冲洗，并且可通过加热体系控制将输出水温精确调节到所需温度，其加压装置及输液泵可以调节流量的大小，流速控制装置可以自由调节流速，按压式冲洗头控制开口能够随时对准所需冲洗部位进行冲洗。脱落肿瘤细胞收集装置用于吸引冲洗过的液体，且当需要对腹腔进行恒温浸泡时，可调节冲洗流速与吸引吸力使之达到动态平衡，以保持腹腔内浸泡温度的恒定，同时其细胞收集过滤器可以收集脱落的肿瘤细胞送病理检查。

1.2 可控温冲洗器设计

可控温冲洗器（图1）主要由两个帕尔贴及紧贴帕尔贴的两个温度感受器构成。帕尔贴置于向上开口的密闭容器内形成加热体系，两个可拆卸式无菌液体储存器置于加热体系中，两个可插入式温度感受器插入无菌液体储存器中，温度感受器及可插入式温度感受器均通过 A/D 数字信号转换器与温度控制器相连；温度控制器的第一输出和温度显示器连接，第二输出通过控制开关与驱动电路的输入连接；驱动电路的输出和功率变换电路的输入连接，功率变换电路与帕尔贴相连；加热体系上口由可开合的隔热盖覆盖，其上设置入水口用于进水，相应的加热体系下端设置出水口用于出水，入水口和加压装置连接，加压装置由第一驱动电路驱动；两个无菌液体储存器的输出管道分别与阀门式三通管的两个输入通道连接，阀门式三通管的输出管道外加持输液泵，输液泵也由第一驱动电路驱动，输出管道再垂直向下与加药滴壶相接，加药滴壶上设置加药口，加药滴壶的输出管道末端依次连接有流速控制装置和按压式冲洗头。

1.3 脱落肿瘤细胞收集装置设计

脱落肿瘤细胞收集装置（图2）主要由液体收集瓶及与之相连的吸引装置构成。第一液体收集瓶下端开口并与细胞收集过滤器相接，细胞收集过滤器下方为第二液体收集瓶及与之相连的第二吸引装置；第一吸引装置及第二吸引装置由第二驱动电路驱动；吸引头通过控制器与第一液体收集瓶相连。细胞收集过滤器为一次性可插拔式，当其拔出时第一液体收集瓶直接与第二液体收集瓶相接；且为3层结构，由上向下依次为细小网孔层、疏松海绵层和细胞滤膜层。

所有液体管路均为一次性使用，以保持无菌状态，防止交叉感染。无菌液体储存器可拆卸消毒后重复使用。

图1 可控温冲洗器设计图

图2 脱落肿瘤细胞收集装置设计图

2 系统操作流程

对于 IFCCs的治疗，国内外目前通常采用高温、低渗、化学药物等手段。本课题组前期动物实验结果表明，在室温条件下应用 43 ℃蒸馏水灌洗腹腔 60 s，腹腔温度即接近动物体温。对于腹腔环境来说，持续的温热灌注才能保证腹腔温度达到实验条件，最高温度应选择临界温度 43 ℃，以确保对正常组织的损害最小。

IFCCs检测也很重要，检测方法包括腹腔冲洗液的细胞学检查（正常染色法及特殊染色法）[4]、CEA mRNA 的PCR 检测、CK20 mRNA 的 PCR 检测以及 CD44 mRNA 的PCR检测等，其中以细胞学检查为主。可控温冲洗装置的脱落肿瘤细胞收集装置能够收集 IFCCs 用于细胞学检测，同时可评价温热蒸馏水的杀灭效果。

可控温冲洗装置的实物组装图，见图3。系统工作时，首先安装好各个管道，预先存储灌注液体至无菌液体储存器，并闭合隔热盖；先由入水口加入一定量的水作为加热介质，通过温度控制器面板设定温度；当温度显示器显示温度低于设定温度时，打开控制开关，控制器控制驱动电路并启动功率变换电路，使帕尔贴保持一定温度，进行加热水浴；水浴传热至两个无菌液体储存器，直至可插入式温度感受器感受温度达到设定温度时，温度控制器自动关闭驱动电路，若温度下降，则再次启动；通过加压装置使无菌液体储存器中的液体进入输液管道，通过调节阀门式三通管使无菌液体储存器中的液体进入输液泵，输液泵控制液体流量并将其输入加药滴壶，可以防止气体进入以及混合所加药物，输液管道末端的流速控制装置控制液体流速，液体通过按压式冲洗头流出，对所需部位进行冲洗，应用吸引头将废液吸出；当需要进行腹腔恒温灌洗或浸泡时，只需要调节冲洗流速与吸引吸力，使之达到动态平衡，即可保持腹腔内浸泡温度的恒定。通过细胞收集过滤器可以收集冲洗液中的脱落细胞。

图3 基于无瘤技术的可控温腹腔冲洗装置实物图

3 系统的设计优势

可控温冲洗装置的设计优势主要体现在以下几个方面。

（1）提供了一种自动冲洗装置，可减轻手术室护士的工作量，提高手术效率。该装置可同时提供无菌生理盐水与蒸馏水的冲洗，通过阀门式三通管自由调节；通过加热体系控制可将输出水温精确调节到所需温度，无需人力沟兑；可实现恒温灌注功能，避免低温腹腔冲洗导致病人低体温。

（2）加压装置及输液泵的应用可以调节流量的大小，适应临床所需。流速控制装置可以自由调节流速：当冲洗血管等细小脆弱组织时，可调节为较小流速；当冲洗腹腔或大片组织等时，可调节为较大流速。医生可以应用按压式冲洗头控制开口随时对准所需冲洗部位进行冲洗，方便快捷。

（3）脱落肿瘤细胞收集装置用于吸引冲洗废液，且当需要对腹腔进行恒温浸泡时，可通过调节冲洗流速与吸引吸力，使之达到动态平衡，以保持腹腔内浸泡温度的恒定；同时其细胞收集过滤器可收集脱落细胞，一方面可通过对比之前切除的肿瘤组织检测情况来评价蒸馏水的杀伤效果，另一方面可根据检测结果来评定手术残留的肿瘤情况，用以制定进一步的治疗方案。

应用此装置进行初期动物实验，结果表明，可控温冲洗器提供的0渗透压的蒸馏水对肝癌细胞有一定的杀伤作用，且杀伤效果随作用时间的延长而增强，作用 30 min 基本可达到杀灭肿瘤细胞的效果，操作简单易行；脱落肿瘤细胞收集装置能够充分收集脱落的肿瘤细胞碎片用于病理学评估，为进一步治疗提供依据。

4 总结

基于无瘤技术的可控温腹腔冲洗装置经初步的动物实验证明，其具有一定的可行性。未来将通过进一步改进及临床研究证实其应用价值，以便进行推广。

[1] Lee SD,Ryu KW,Eom BW,et al．Prognostic significance of peritoneal washing cytology in patients with gastric cancer[J]．Br J Surg,2012,99(3):397-403．

[2] Yang XJ,Huang CQ,Suo T,et al．Cytoreductive surgery and hyperthermic intraperitoneal chemotherapy improves survival of patients with peritoneal carcinomatosis from gastric cancer: final results of a phase III randomized clinical trial[J]．Ann Surg Oncol,2011,18(6):1575-1581．

[3] Urano M．Invited Review:For the clinical application of thermochemotherapy given at mild temperatures[J]．International journal of hyperthermia,1999,15(2):79-107．

[4] Mercill DB,Jones NR,Harbell JW．Human tumor cell destruction by distilled water．An in vitro evaluation[J]．Cancer,1985,55(12):2779-2782．

[5] 孙延富,程月娥,王振猛,等．肝癌术中腹腔内游离癌细胞与术后种植转移的相关性分析[J]．肝胆胰外科杂志,2009,21(2): 126-128,132．

[6] Shield P．Peritoneal washing cytology[J]．Cytopathology, 2004,15(3):131-141．

[7] 胡晓秋,刘真．腹腔灌洗引流治疗急性重症胰腺炎的临床价值研究[J]．中外健康文摘,2012,9(21):23-24．

[8] 郑朝旭,方仪,冯强,等．应用流式细胞术检测胃癌患者术中腹腔冲洗液脱落细胞的临床研究[J]．中国肿瘤临床,2012, 39(11):781-784．

Design of Temperature-Controlled Peritoneal Lavage Device Based on Non-tumor Technique

MA Feng1,2,3, XIANG Jun-xi1,2,3, MIAO Ji4, DONG Ding-hui1,2,3, GUO Yan-guang2,3,
LV Yi1,2,3
1.The First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shaanxi 710061, China; 2.Research Institute of Advanced Surgical Technology and Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shaanxi 710061, China; 3.Regenerative Medicine and Surgery Engineering Research Center of Shaanxi, Xi’an Shaanxi 710061, China; 4.Nanjing Drum Tower Hospital, Nanjing Jiangsu, 210000, China

The design process of a temperature-controlled peritoneal lavage device which mainly consists of the temperature-controlled flusher and collection device for free cancer cells based on non-tumor technique is introduced in this paper. The temperature-controlled fl usher can provide sterile saline and distilled water with precise temperature for peritoneal lavage. The collection device for free cancer cells can collect the washed liquid and free cancer cells for pathologic examination. The device can provide washing water with proper temperature and flow velocity for peritoneal lavage and is helpful to the pathological examination. Thus the device can provide reference information for patients’ prognosis and subsequent treatment.

peritoneal lavage device; non-tumor technique; temperature-controlled fl usher; collection device for free cancer cells; cell collection fi lter

TH779

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.12.008

1674-1633(2014)12-0028-03

2014-08-01

2014-10-09

国家自然科学基金科学仪器专项（81127005）；教育部创新团队发展计划项目（IRT 1279）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（XKJC2013003）。

吕毅，主任医师，教授，研究方向：肝胆外科、肝移植、外科技术创新与新型材料的外科应用。

作者邮箱：mafenggyz@163．com