下腔静脉滤器致静脉管壁损伤及修复的实验研究

石浩钒 史亚东 施万印 顾建平

静脉血栓栓塞症（venous thromboembolism，VTE），包括深静脉血栓形成（deep vein thrombosis，DVT）和肺动脉血栓栓塞（pulmonary embolism，PE），是一种由多种危险因素引起的血液在血管腔内异常凝结的疾病［1］。住院患者中PE 的发病率和病死率较高，而栓子常由下肢DVT 血栓脱落而致［2］。目前，下腔静脉滤器（inferior vena cava filter，IVCF）已被临床广泛应用于下肢DVT 患者，以预防发生致命性PE。随着对IVCF 长期留置所致相关并发症认识的加深，IVCF 已由永久性滤器转变为应用可回收滤器为主［3］。滤器结构特性、留置血管内时长以及静脉管壁增生程度等均可影响滤器的取出成功率［4］。

本研究通过动物实验，评估滤器置入和取出对下腔静脉管壁的损伤作用，滤器留置血管内对静脉管壁的致炎性反应以及纤维增生修复的程度，并观察滤器取出后腔静脉管壁的改变，为临床合理和正确使用滤器提供理论依据。

资料与方法

1.实验材料

实验动物： 健康实验用巴马猪15 只，体重14.7～32.2 kg，平均 24.0 kg，雌雄不限。由南京医科大学附属南京医院动物实验中心提供。实验动物处置依据国家科学技术委员会颁布的《实验动物管理条例（2013 年 7 月 18 日修正版）》。

下腔静脉滤器： 本研究所使用动物专用下腔静脉滤器系统，由湖南埃普特医疗器械有限公司惠赠。滤器外形采用双层非对称放射状支撑杆的类圆锥状设计，经镍钛合金管激光雕刻而成。滤器可经股静脉或颈静脉途径释放。滤器顶端为回收钩，回收需经颈静脉途径。滤器输送系统为6 F，回收系统为10 F。

2.实验方法

动物分组：15 只实验动物中，随机选取10 只经股静脉入路置入滤器，5 只经颈静脉置入滤器。不同动物随机分别于滤器置入后 21、30、45、60、90 和180 d 行滤器取出术。滤器取出后，动物分为两组：A 组（2 例滤器置入 21 d，2 例置入 30 d，3例置入 45 d，2 例置入180 d，共 9 只动物）滤器取出即刻，空气栓塞法处死，解剖取下腔静脉标本进行病理分析；B 组（3 例滤器置入 60 d，3 例置入90 d，共6 只动物）饲养30 d 后再次造影复查，处死后解剖取下腔静脉标本进行病理分析。

动物术前准备与麻醉： 所有动物术前予以双侧颈前区以及腹股沟区备皮。禁食12 h 后，地西泮20 mg 肌肉注射镇静动物，予耳背静脉留置针，先静注射丙泊酚（5 mg/kg）麻醉，以角膜反射、四肢肌肉松弛程度评估麻醉效果。术中丙泊酚经微量泵静脉注射[0.1 mg/（kg·min）]维持麻醉，予以吸氧（3 L/min）。术中予心电监护，并根据心率、血压以及呼吸频率调节麻醉深度。

滤器置入：经股静脉入路时，Seldinger 法穿刺动物右侧股静脉并置入血管鞘组留置操作通路，滤器置入之前行下腔静脉造影，明确双侧肾静脉开口，观察下腔静脉有无闭塞或畸形等，同时测量下腔静脉直径等参数。滤器置入后行下腔静脉造影复查和DSA 三维重组，观察下腔静脉是否通畅，有无管壁痉挛或对比剂外溢等，记录回收钩与下腔静脉管壁的相对位置。采用经颈静脉入路时，操作步骤类似。根据滤器置入前后记录的回收钩相对位置，测量滤器从输送鞘释放后的位移距离。根据三维成像，测量回收钩距离下腔静脉管壁的最小距离以及同层截面的血管直径，通过比较两者数值对滤器置入时的自中心性进行分析。滤器自中心性等级定义（1 级：D＞（2/3）R；2 级：D 介于（1/3~2/3）R；3 级：D 介于（0~2/3）R；4 级：D=0。D为滤器置入后回收钩和管壁最小距离（mm），R 为轴位同层截面上静脉管腔半径（mm）。滤器置入后，常规每日给予氯吡格雷（泰嘉，深圳信立泰药业）50 mg，与饲料同服。

滤器取出： 取出时均经颈静脉穿刺入路。以Seldinger 法穿刺动物右侧颈静脉并置入血管鞘组留置操作通路，滤器取出之前通过造影观察滤器是否倾斜、滤器内有无血栓等。取出后行下腔静脉造影复查和DSA 三维重组，观察下腔静脉有无痉挛或对比剂外溢等。根据滤器置入后和取出前造影所示回收钩的相对位置，测量回收钩在血管腔内的位移距离。根据三维成像，测量回收钩距离下腔静脉管壁的最小距离以及同层截面的血管直径，通过比较两者数值对滤器在血管腔内的自中心性进行分析。评估由滤器取出技术因素引起下腔静脉管壁损伤的可能性。

病理分析： 解剖获取下腔静脉自肝段至髂静脉分叉水平处，肝素生理盐水冲洗后大体观察滤器段下腔静脉形态，以10%甲醛溶液固定标本后制成病理切片，进行 HE、Masson 及普鲁士蓝染色，分别在放大40、100 以及200 倍显微镜下观察不同平面（滤器段和非滤器段）血管管壁损伤、炎性反应以及纤维增生程度。通过观察静脉管壁内膜的连续性、 局部含铁血黄素沉着判断血管管壁损伤；通过HE 染色上炎性细胞的浸润程度，判断炎性反应的程度和范围；通过Masson 染色观察胶原纤维的增生与否。并通过ImageJ 1.8.0（National Institutes of Health，美国）软件对病理切片血管内膜炎性细胞浸润面积百分比、 纤维增生面积百分比以及含铁血黄素沉积面积比进行半定量分析。

3.统计分析

实验数据统计分析采用SPSS 22.0 软件进行，计量资料数据采用均数±标准差（±s）表示，对计量资料数据的组间比较采用配对t 检验，对等级资料数据的组间比较采用Fisher 精确概率法或χ2分析，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

1.DSA 表现

滤器置入： 所有动物滤器置入前下腔静脉造影未见明显移出，直径为（14.0±1.4）mm。滤器置入后，造影提示滤器在位，下腔静脉均通畅，未见管腔急性闭塞或对比剂外溢等征象（图1a，1b）。置入后下腔静脉直径为（14.5±1.4） mm，与置入前相比，无统计学差异。2 只动物（2/15，13.3%）滤器置入后可见下腔静脉局部痉挛，表现为滤器两端管腔直径缩小，管壁欠光整。除1 例（经股静脉入路）置入后滤器回收钩贴壁外，其余滤器形态尚可，未见明显倾斜。如表1 所示，经股静脉和经颈静脉穿刺入路置入滤器的动物之间在滤器置入前后下腔静脉管径差值、回收钩位移距离、回收钩与管壁最小距离以及自中心性等级等方面，无显著统计学差异（P＞0.05）。

滤器取出： 取出滤器前下腔静脉造影未发现滤器内血栓，3 例滤器（2 例置入 60 d，1 例置入 90 d）明显倾斜、贴壁。回收过程中，回收钩紧贴管壁，圈套器难以捕捉，通过“导丝成环”技术分离回收钩后，成功取出滤器。滤器取出后即刻下腔静脉造影提示管腔通畅，部分可见管壁毛糙、痉挛，但无明显对比剂外溢（图 1c，1d）。6 只动物滤器取出 30 d后随访造影，下腔静脉管壁均光滑。如表2 所示，不同穿刺入路置入的滤器在管腔内留置期间，在滤器位移距离、 回收钩与管壁最小距离以及滤器在血管腔内的自中心性等级等方面，无显著统计学差异（P＞0.05）。

2.病理表现与病理分析

滤器取出后即刻下腔静脉标本大体观，滤器段内膜粗糙，部分标本局部内膜掀起，而非滤器段内膜光滑。随访30 d 后下腔静脉标本滤器段内膜光滑，但较之非滤器段稍有增厚。在滤器取出困难的3 例动物中，滤器取出即刻后滤器段下腔静脉内膜有明显损伤，光镜下表现为内膜粗糙、中断，部分可见内膜与中膜分离的现象。而非滤器段内膜增生以及炎性细胞浸润不明显（图2）。对于滤器取出后随访30 d 的动物，下腔静脉管壁改变接近正常。

下腔静脉标本病理半定量分析结果如表3 所示，置入时间越长，滤器段下腔静脉管壁内炎性细胞浸润以及纤维增生程度越重，但管壁炎性细胞浸润程度与滤器留置时长之间无显著统计学差异（P＞0.05）。分别以 HE 染色炎性细胞浸润面积百分比（HE%）以及Masson 染色纤维增生面积百分比（Masson%）为因变量，滤器置入天数（D≤180 d）为自变量进行Spearman 秩相关检验，结果提示HE%与 D 不相关，相关系数 r=0.1303（P=0.6434）；而 Masson%与 D 相关，相关系数 r=0.6191（P=0.0139），相关模型中自变量D 有统计学意义（P＜0.05），所得模型为 Masson%=5.702+0.0329×D。滤器置入后21 d，即可观察到较明显的胶原纤维增生，其后增加平缓，而到置入后60 d，可观察到增生程度和范围加速增加，其后再次变缓（表3）。

表1 滤器置入前后分析

表2 滤器取出前后分析

图1 图示实验滤器的置入与取出途径。a)经颈静脉入路置入下腔静脉滤器；b)经股静脉入路置入下腔静脉滤器；c)经颈静脉入路回收滤器；d)取出体外的下腔静脉滤器 图2 滤器置入后45 d 取出即刻，非滤器段与滤器段腔静脉管壁病理变化对比。a)HE 染色（×100）：非滤器段下腔静脉内膜增生不明显，炎性细胞浸润不明显；b)HE 染色（×100）：滤器段下腔静脉内膜增生伴大量炎性细胞浸润；c)Masson 染色（×200）：非滤器段腔静脉内膜染色分布均匀，新生纤维不明显；d)Masson 染色（×200）：下腔静脉内膜染色分布不均，内膜下大量新生纤维呈粉红染色

讨 论

自 1967 年第一款永久型 IVCF 至 1984 年第一款可回收IVCF 问世，迄今已有20 余种。尽管IVCF 在应用指征等方面尚存在争议，其在预防致命性PE 方面的价值已被较多研究结果支持［5,6］。虽然第10 版静脉血栓栓塞抗栓治疗指南（ACCP-10）降低了 IVCF 临床使用的证据等级［7］，以及美国 IVCF 置入趋势随 2010 年 FDA 发布滤器相关并发症警告后有所下降，但仍维持在较高的数量水平［8］。随着 2011 年中华医学会放射学分会介入学组发布《下腔静脉滤器置入术和取出术规范的专家共识》，腔静脉滤器在我国的应用也日趋专业化和规范化［9］。

表3 病理结果分析

IVCF 类型包括永久性、 临时性和可回收滤器，以及日渐应用增多的可转换滤器以及可降解滤器等［9,10］。可回收 IVCF 因其临时、永久两用的特点，相比单纯永久性或临时性IVCF，近年来的应用更为广泛； 并且多数共识均主张尽可能在规定的时间窗内取出滤器［9］。依据形态和结构，IVCF 大致可分为：（1） 纺锤形 IVCF，代表滤器如OptEase、TrapEase 以及 Aegisy 滤器等；（2）圆 锥形或伞形IVCF，代表滤器如 Celect、Option、Denali等滤器；（3）不规则形。不论何种 IVCF，长时间留置体内都可能出现滤器变形、阻塞，以及下腔静脉血栓形成等并发症，进而出现下腔静脉和滤器阻塞，影响下腔静脉通畅性，导致下肢静脉血液回流受阻，出现相应症状而降低患者生活质量［11-15］。一般地，纺锤形滤器较易出现滤器阻塞和下腔静脉血栓形成，可取出窗口期相对较短；而圆锥形滤器则较易出现滤器穿通静脉管壁，拥有相对较长的可取出窗口［16］。因此，对于某些需要较长滤器保护的患者，应尽可能应用圆锥形或伞形IVCF。临床上此类滤器大多于置入后2～3 个月左右取出，本研究将滤器取出窗口最长定为180 d 也是基于此。

近年来，国内外关于滤器的研制进展快速，如国内周春高等［17］、陈国平等［18］等进行的自制 IVCF实验研究，获得了较稳定的体外实验以及动物实验模型；国外也有作者开展动物实验，初步验证了可降解滤器预防肺栓塞的安全性和有效性［19］。但是，滤器置入腔静脉内，针对滤器与静脉管壁之间的损伤与修复反应、滤器对腔静脉管壁的损伤是否可逆等问题，国内外尚缺乏相应的动物实验研究。

本研究结果显示，经股静脉或颈静脉滤器置入时和留置血管腔内期间的位移距离和自中心性等级，均无明显统计学差异（P＞0.05），提示 IVCF置入途径等因素对静脉管壁的损伤影响较小。进一步分析显示，内膜的炎性细胞浸润程度与滤器留置腔静脉内时长之间无显著统计学差异（P＞0.05），但滤器置入后下腔静脉管壁胶原纤维增生程度可能和置入时长相关。滤器置入后21 d，即可观察到较明显的胶原纤维增生，其后增加平缓，而置入后60 d，可观察到增生程度和范围加速增加，其后再次变缓。这种变化的机制尚不明确，可能与滤器支脚缓慢持续的张力刺激有关。这个发现可解释临床上滤器置入后2～3 个月，滤器段下腔静脉管腔变窄现象。也提示滤器留置时间越长，取出滤器的难度将相应增加；对于伞型点接触滤器，应尽可能选择置入后2～3 个月内取出。另外，滤器取出后即刻病理提示下腔静脉内膜中部分中断、不连续，但随访30 d 后病理提示内膜接近正常，局限性损伤得到修复。表明在一定时期内，滤器留置造成的静脉管壁损伤是局限性的，可随着滤器的取出而逐渐修复。但并不意味着对于留置较长时间的滤器，都可以盲目或者野蛮取出；滤器和管壁之间损伤和修复的病理机制尚需进一步阐明。

有研究对IVCF 置入下腔静脉后所产生的血流动力学改变进行分析，计算机建模结果表明IVCF 置入后支脚和过滤单元对于血流动力学性能有明显影响，且在支脚区域易产生内膜增生，即支脚上易产生“爬皮”现象［20］。而在纤维增生的过程中，起重要作用的包括平滑肌细胞、内皮细胞、基质金属蛋白酶以及血管生成因子等。也有数学建模表明，IVCF 置入后下腔静脉管壁纤维增生可能由管壁内膜剥脱以及胶原成分转化所致［21］。本研究也有相似发现，静脉管壁增生最明显的地方为滤器支脚“埋入”静脉管壁的地方，该区域也有较多的炎性细胞的浸润，而其他区域的静脉管壁则相对正常。提示滤器支脚锚定区域的局限性损伤，进而出现炎性反应，出现较多炎性细胞的浸润，而随着时间的推移，局部出现反应性的纤维增生，管壁增厚。

本研究存在一定局限性。首先，实验动物的样本量较小，统计结果因而可能存在偏倚。其次，由于样本量小，导致两组间的观察时间点没有完全对应，不能如实反应两组间在影像学和病理学上的差异，需要未来研究中进一步增加样本量。另外，本文没有比较纺锤形IVCF 和伞形IVCF 对腔静脉管壁的损伤和修复反应是否存在差异； 病理分析中，没有采用免疫组化等手段对血管特定组织成分进行分析。由于实验中选择的是动物专用滤器，因此本研究的结论是否普遍适用于临床实践，尚需进一步探讨。