磁压榨吻合技术实现犬腹主动脉人工血管置换快速无缝线吻合

刘仕琪 慈红波 雷鹏 吕毅 王善佩 白纪刚

腹腔多器官簇移植手术要求将病变器官连同腹主动脉和下腔静脉整体切除，切除后创面处理较为复杂，大血管阻断时间长短及手术期间血流动力学的稳定与否对于移植手术的成败及术后恢复效果至关重要。另外，大动脉疾病如主动脉瘤与累及主动脉的嗜铬细胞瘤需将病变主动脉手术切除后行人工血管置换，常规的血管外科缝合技术由于手术过程中需要阻断主动脉血供时间较长，术中及术后出血、重要器官缺血-再灌注损伤及由此导致的相关中枢神经系统并发症较高[1-3]。如何缩短大动脉阻断时间并减少技术性并发症，已成为器官移植及血管外科领域研究的重点。笔者在前期磁压榨吻合（magnetic compression anastomosis，MCA）技术实现血管快速无缝线吻合等相关研究基础上[4-5]，结合腹主动脉解剖特点，设计本研究，制作一种人工血管-磁性吻合环模块装置，拟实现大动脉人工血管快速置换，克服传统手工缝合（hand suturing，HS）技术的不足。

1 材料与方法

1.1 人工血管-磁性吻合环模块设计与制作

用于腹主动脉人工血管置换的快速吻合装置是由膨体聚四氟乙烯（expanded polytetra fluoroethylene，ePTFE）人工血管与大血管磁性吻合环（专利号：ZL 2014 2 0371869.2）组合成的 ePTFE人工血管-磁性吻合环模块，每个模块由1段ePTFE人工血管和两端分别安装1对极性相对应的配对磁性吻合环组成（图1A），磁性材料选用经氮化钛表面处理的钕-铁-硼Nd-Fe-B）合金材料，最大磁通密度80～120 mT（由西北有色金属研究院防腐研究所加工）。根据实验动物个体差异制作多种不同规格的模块装置。

图1 腹主动脉人工血管置换磁压榨吻合术Figure 1 Magnetic compression anastomosis for abdominal aorta replacement by artificial blood vessel

1.2 实验动物及分组

一级普通成年健康杂交犬12只，月龄12～16个月，体质量（19±5）kg，雌雄不限，由西安交通大学医学部动物实验中心提供。按腹主动脉与人工血管吻合方式分为MCA组和HS组，每组6只。MCA组利用ePTFE人工血管-磁性吻合环模块进行人工血管吻合，HS组以传统针线缝合方法完成ePTFE人工血管与腹主动脉吻合。此项动物实验经西安交通大学医学部生物科研伦理委员会批准。

1.3 实验方法

1.3.1 动物模型制备 术前3 d每只犬给予阿司匹林肠溶片100 mg/d口服。术前常规禁食、水，采用3%戊巴比妥钠（1 mL/kg）腹腔注射进行全身麻醉。完成气管插管后，仰卧于手术台上并用束缚带固定犬爪，采用4%硫化钠褪去腹部术野与右后肢外侧大隐静脉体表投影区域毛发；行大隐静脉切开置管建立静脉通道，开腹前0.5 h开始静脉滴注头孢唑林钠1 g，术中以乳酸林格氏液500 mL维持静脉输液；沿腹部正中纵切口将肠管推向腹腔右侧，触摸到腹膜后方腹主动脉搏动，剪开腹膜，避免损伤腹腔干及肾动脉，距离肾动脉下缘约2 cm处游离远端腹主动脉长约5 cm，结扎细小分支，阻断钳分别阻断拟切除段腹主动脉远、近端，切除腹主动脉长约4 cm。

MCA组：腹主动脉远、近端分别安装与人工血管两端对应的配对磁性吻合环（图1B），充分利用血管绊，将血管边缘均匀固定在吻合环针尖上，以25 U/mL肝素钠盐水冲洗血管腔，先吻合人工血管近端，置入ePTFE人工血管-磁性吻合环模块，用无磁镊子分别夹持两吻合环相互靠近，使吻合环上针尖与针孔相对应后，两配对磁性吻合环在磁场作用下相互吸引自动完成吻合（图1C）。同样方法对合人工血管远端与腹主动脉磁性吻合环，轻微松开近端血管阻断钳，排出人工血管腔内空气，再松开远端血管阻断钳，腹主动脉血流恢复通畅（图1D），经检查吻合口无渗漏，近端血管壁无湍流形成的波动。

HS组：以4-0 prolene线按两定点法分别在血管吻合口两端做定点缝线，先连续缝合吻合口后壁，再连续缝合前壁并打结，缝合完毕后松开阻断钳恢复股动脉血流，如有渗漏血的情况则用5-0 prolene线修补。

仔细检查术野无出血及渗漏后，以2-0 PDS线连续缝合腹膜与腹白线，钉皮机间断关闭皮肤切口。术后1 d仅给予饮水，术后2 d即恢复正常饮食，术后连续3 d给予阿司匹林肠溶片口服（200 mg/d）并经留置的大隐静脉通道给予静脉滴注头孢唑林钠1 g，每日2次。

1.3.2 术后观察 术后3 d、1周、2周、4周及12周分别行吻合口彩色多普勒超声（彩超）检查，发现血流不畅则进一步行血管造影检查，检查前均给予腹腔注射3%戊巴比妥钠（1 mL/kg）进行全身麻醉。行腹主动脉造影检查时全身麻醉后经脾动脉插管逆行推注30%复方泛影葡胺，观察吻合口有否狭窄及血栓形成等并发症。

1.4 研究方法

比较MCA组和HS组术中腹主动脉阻断时间、术中吻合口情况与术后吻合口影像学（包括彩超和血管造影）检查情况。

1.5 统计学方法

采用SPSS12.0软件进行统计学分析，符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组术中腹主动脉阻断时间

MCA组腹主动脉阻断时间短于HS组[（5.2±2.3）min比（24.4±4.3）min ]，差异有统计学意义（P＜0.001）。结果表明磁性吻合环间的自动吸引作用及其良好的自动对位能力能够迅速完成血管吻合。

2.2 两组术中吻合口情况

MCA组术中吻合口无渗漏血及狭窄情况发生；HS组术中6只犬吻合口均出现不同程度渗漏血，其中1只犬因吻合口失血过多死亡，其余5只犬经局部压迫止血后仍有4只犬需用5-0 prolene线局部修补加强，其中2只犬因反复修补而出现吻合口轻度狭窄。

2.3 术后吻合口影像学检查情况

MCA组腹主动脉人工血管置换术后彩超检查显示通过吻合口的血流速度正常，未发现吻合口狭窄、血栓形成或湍流引起的血管壁波动（图2A），腹主动脉造影显示血流通畅，吻合口无狭窄及血栓形成（图2B）。HS组腹主动脉人工血管置换术后4周时腹主动脉造影检查发现4只犬不同程度吻合口狭窄（图2C）。

图2 腹主动脉人工血管置换术后影像学表现Figure 2 Postoperative imaging findings after abdominal aorta replacement by artificial blood vessel

3 讨 论

多器官簇移植手术在实现多器官病变完整切除的同时，可维持移植器官之间正常解剖生理结构，是治疗腹腔多器官衰竭的最有效手段[6-8]。由于受者腹腔病变广泛，腹腔多器官簇移植涉及器官系统繁多，要求将病变受累器官连同腹主动脉和下腔静脉整体切除，创面处理复杂，大血管阻断时间长，血流动力学的巨大变化往往是导致受者死亡的主要原因，如能实现腹腔大血管的快速吻合与重建，必然可大大提高手术成功率。近年来随着外科技术的不断改良以及材料科学的发展，腹主动脉瘤切除并人工血管移植术逐步成为治疗腹主动脉瘤的经典开放术式[9]。主动脉瘤或累及主动脉的嗜铬细胞瘤等大动脉疾病需要切除病变主动脉后进行人工血管置换[10-11]。由于主动脉置换过程中需要阻断主动脉血供较长时间（30 min或以上），易发生术中及术后吻合口出血、重要器官缺血-再灌注损伤及由此导致的相关中枢神经系统并发症等[2-3]，因此手术时间成为主动脉置换术后严重并发症发生的独立危险因素[12]。减少并发症的发生不仅要求手术医师娴熟的血管缝合技术和丰富的临床经验，更需要创新的血管吻合方法替代传统缝合技术。即便是经验丰富的外科医师，亦无法避免传统缝合方法与缝合材料对血管壁的损伤以及血管腔内异物反应等并发症的发生。如何缩短大动脉阻断时间并减少技术性并发症，已成为血管外科领域研究的重点。

在前期研究中，笔者利用MCA技术成功完成了动物大血管吻合并实现快速无缝线肝移植[4,13-17]，以及婴幼儿消化道闭锁与狭窄畸形的微创治疗[18-20]。在此基础上，本研究结合腹主动脉解剖特点，设计了一种利用磁性材料间磁场作用实现大动脉快速置换的ePTFE人工血管-磁性吻合环模块[16-17]，以克服传统HS技术的不足，并有效减少相关并发症的发生。

在此项研究中，ePTFE人工血管-磁性吻合环模块具有良好的生物相容性，可简化吻合操作，术者仅需熟悉MCA技术吻合血管的基本原理并接受简单的训练，即可在相对较短的时间内完成腹主动脉的置换，且效果良好，可缩短手术时间，减少相关并发症，对实验动物无不良影响。通过利用与待置换的腹主动脉管径相适应的ePTFE人工血管-磁性吻合环模块，可快速完成腹主动脉部分切除术后血管重建，使血管内膜整齐对合，且血管腔内无异物残留。采用MCA技术可缩短腹主动脉人工血管置换的手术时间，较传统的HS技术快4倍以上。这不仅减少了吻合口出血，而且可有效避免因长时间阻断血流而导致器官缺血缺氧损伤及缺血-再灌注损伤。

MCA组完成腹主动脉人工血管置换术后12周的彩超随访中，均未发现吻合口狭窄、血栓形成或湍流引起的血管壁波动。但HS组6只犬均出现术中吻合口渗漏血，其中1只犬因术中失血过多死亡。HS组术后4周时行血管造影检查发现4只犬不同程度吻合口狭窄。相关研究证明局部恒磁场的存在可以促进血管内皮细胞的修复、防止血栓形成，并对吻合口血流起着双向调节作用[21-25]。本研究中，80～120 mT的磁场作用力可确保吻合口紧密对合，利于吻合口组织愈合，且术中血管吻合速度快，组织器官受损程度小，有助于吻合口恢复。MCA技术实现腹主动脉吻合与人工血管置换快速无缝线吻合后的吻合口愈合质量及组织学观察将在后续研究中进一步完善。

ePTFE人工血管-磁性吻合环模块为多器官簇移植及血管外科手术提供了一种简单、快速、吻合效果可靠的大动脉吻合装置，利用这种吻合装置不仅可以显著缩短手术时间，保持高通畅率，而且可减少由于传统缝合技术与材料导致的吻合口并发症，有利于手术后恢复。该磁性装置有望用于胸腔、腹腔多器官簇移植手术及主动脉夹层或假性动脉瘤患者。另外，应用MCA技术实现大血管置换快速无缝线吻合目前正在基础研究阶段，其不足之处在于磁性材料长期滞留体内可能影响MRI检查。本研究小组目前已经开始着手进行可吸收纳米磁性材料的研制，有望克服此类不足。