犬嫁接性梭形动脉瘤转移性生物膜包裹治疗的实验研究

发布时间：2020-02-22 15:15

【摘要】： 研究的背景和目的：神经外科临床时会遇到梭形或宽颈动脉瘤，含有主干或多根穿枝的动脉瘤，动脉瘤伴有粥样斑块或钙化，以及动脉瘤颈部破裂或较脆者等，栓塞和手术夹闭均困难，棘手的的难题有两方面：①夹闭不全或栓塞不全，术后复发、再出血难以避免。②闭塞重要穿枝动脉导致缺血或梗塞。此外，栓塞和夹闭均不能加强变薄的瘤壁，此时，只有选择外部包裹了。包裹的材料有肌浆等自体组织和细薄棉纱布等，前者易于吸收，后者易引起异物反应导致视力障碍、颅神经瘫痪和感染等副作用。此外，包裹技术和设备也存在不足。国内外学者做了大量的改进工作，定型产品有内衬涤纶或聚四氟乙烯片的Sund型金属夹和在硅胶片外层贴上一层涤纶网的Fujitsu夹。前一种因僵硬无弹性、机械应力大，易引起动脉栓塞、动脉壁坏死再出血，且夹的直径难以调节到与夹层动脉的外径真正匹配，造成要以载瘤动脉被缩窄或不能真正加固动脉瘤；后一种是必须完全解剖载瘤动脉或动脉瘤，不能防止包裹片滑动与瘤夹移动，易造成术后动脉瘤的再出血。Uh1，等改用膨体聚四氟乙烯片包裹将Fujitsu夹进一步改良，但效果仍不理想。此外，这3种包裹夹采用的合成材料，其组织相容性、安全性、柔韧性差；远期不能降解吸收，可能引起严重的组织排斥反应。理想的包裹材料一直是包裹治疗的重点攻关内容。包裹治疗远期效果不良，主要归咎于两个方面：其一包裹材料不理想，副作用大，并发症多；其二，包裹技术不完善，特别是瘤夹的匹配与滑移。如能克服这些不足，包裹治疗将是颅内难治性动脉瘤治疗有前景的发展方向之一。有鉴于此，我们采用犬颈外静脉嫁接颈总动脉制作梭形动脉瘤模型，探讨梭形动脉瘤的发生发展机理；应用再生医学工程研发的生物膜，进行完全匹配的包裹治疗，观察包裹后的血流动力学与组织学的特征性变化，探讨包裹治疗方法的远期效果，以及生物膜作为动脉瘤壁包裹加强材料使用后的远期转归。通过对生物膜、膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)、涤纶和自体静脉等四类材料在包裹治疗中的远期对照观察，探讨动脉瘤包裹治疗的最理想材料；针对包裹治疗中存在的不足，设计研制新型的带生物膜跨血管包裹性动脉瘤夹，通过动物实验与临床应用，验证其治疗效果。材料与方法：第一章：犬嫁接性梭形动脉瘤模型的制作，血流动力学与组织学对照观察。 1．模型的制作：犬双侧的颈外静脉1.5cm(剥除外膜后)嫁接颈总动脉缺损1.5cm，显微吻合。 2．血流动力学检测：10只犬随机编号，术后第4天、6周、13周各取4只犬数字减影血管造影(DSA)，观察模型的形态、通畅性、血流形态，测量血管参数，计算造影剂在瘤腔中滞留时间。术后第2、4、12周，每只犬均彩色多普勒超声(CD)检查，观察模型的血流形态、特征性频谱，测量血管参数、血流参数和斑块厚度。 3．组织学观察：术后第6、9、13周各取3只犬，麻醉下解剖观察模型在体形态，标本光镜下观察组织学特征；透射电镜观察超微结构。第二章：犬梭形动脉瘤生物膜包裹的血流动力学与组织学对照研究 1．完全匹配包裹动脉瘤模型的建立及分组：5只犬(1～5号)显微外科技术制作梭形动脉瘤模型10枚。左侧应用生物膜包裹模型，包裹后生物膜的管状内径与颈总动脉外径匹配；包裹范围：梭形动脉瘤全长+远近端颈总动脉各0.5cm。右侧不包裹，两侧对照各5枚。 2．血流动力学与组织学对照观察：术后6个月，5只犬进行双侧模型CD血流动力学检测；分别于术后第6、9、12、18、24月各取1只犬，双侧进行CD血流参数检测、DSA对照观察；随后麻醉下解剖观察模型在体形态，标本光镜下对照观察组织学特征，透视电镜观察超微结构。第三章：四类材料在梭形动脉瘤包裹治疗中的对照研究 1．包裹模型的建立与分组：10只犬制作双侧动脉瘤模型20枚术后3个月，按同一只犬两侧模型不同组对照的原则分4组，每组各5枚；参照第二章方法，采用四类材料包裹对照：A组—生物膜，B组—自体颈外静脉，C组—膨体聚四氟乙烯，D组—涤纶片。 2．血流动力学与组织学观察：术后1，3，6，9，12，18，24个月模型CD血流动力学检测；术后第6、9、12、18、24个月各取2只(包含4组的模型各1枚)，DSA检测，随后活体解剖观察；切取标本组织学对照观察，，方法参照第二部分。第四章：带生物膜跨血管包裹性动脉瘤夹(带膜包裹夹)的研制与临床应用 1．设计与制作：按夹闭、包裹、防滑的要求设计带生物膜跨血管包裹性动脉瘤夹(带膜包裹夹)的结构模式，将生物膜胶合固定于Yasargil跨血管动脉瘤夹的鄂部夹齿，采用棱椎型压痕压迫方法制作而成。 2．实验动物：5只犬制作双侧梭形动脉瘤模型10枚术后3个月，左侧应用带膜包裹夹完全匹配的包裹夹闭动脉瘤，右侧动脉瘤作为对照。术后第6、9、12、18、24月，各取1只犬CD、DSA对照观察双侧模型血流动力学特征；随后解剖观察模型在体情况；切取标本对照观察组织学变化。 3．临床应用：对临床6例难治性颅内动脉瘤患者采用带膜包裹夹施行瘤颈夹闭和瘤囊包裹术。术后观察临床状况，随访DSA复查血流动力学情况。结果：第一章： 1．10只犬术后全部存活，反应、活动正常，20枚模型均形成形态良好的梭形动脉瘤，3个月内无自发破裂。 2．瘤腔内为涡流，CD见“五彩镶嵌”血流，呈双相涡流频谱；DSA见造影剂通过近端吻合口速度骤然加快，经瘤腔大部分直接流入远侧颈总动脉，小部分撞击到远端吻合口侧壁，返流、高速旋转，形成涡流，造影剂滞留明显。 3．血管参数：动脉瘤长度随时间延长而缩短，宽度随时间延长而扩大，远近端内径随时间延长而缩小，3个月左右重新扩大，趋于近端载瘤动脉内径。斑块4～6周增厚，13周机化、变薄。 4．血流参数：①收缩峰血流速度(Vs)：近端吻合口明显高于颈总动脉、瘤腔；②舒张期末血流速度(Vd)：近端吻合口与瘤腔明显大于颈总动脉、远端吻合口。③阻力指数(RI)：远近端吻合口高，瘤腔最低。 5．形态学变化：动脉瘤呈梭形，瘤壁薄、暗红色，远近端吻合口斑块增生，延续动脉部分代偿增大；中央部分瘤壁最薄，壁内有出血现象。 6．组织学及超微结构变化：①6～9周，以损伤为主：内皮细胞损伤、剥脱或空泡变性，内膜增厚、血栓附壁；平滑肌细胞向内膜迁移、受损、增殖、空泡变性；吻合口斑块增生；中膜纤维断裂。13周，以机化、重塑为主：内膜机化变薄、新生内皮细胞修复现象明显；吻合口斑块纤维增殖、变薄；中膜纤维增殖、机化、变薄。②中膜出现振荡—纤维断裂—炎症机化现象，平滑肌细胞严重受损、核结构模糊、胞浆内细胞器减少、变性；成纤维细胞增殖、通过“吞噬”活动重塑瘤壁；③炎症细胞浸润持续存在，巨噬细胞吞噬活跃，泡沫细胞与脂质沉积逐步增多。④胶元纤维增生，形成新生外膜。第二章： 1．术后24个月内，5只犬全部存活，4号犬在术后16个月时出现左侧上下肢无力，反应迟钝；其余4只犬无异常。 2．血流动力学变化：包裹后瘤腔消失，CD显像吻合口、包裹瘤腔、颈总动脉为延续良好的红色层流，呈单向层流频谱，Vs、Vd、与颈总动脉基本一致，阻力指数(RI)与颈总动脉完全一致(~*P＞0.05)，DSA显示造影剂迅速通过无滞留。未包裹动脉瘤腔内为涡流，造影剂滞留明显。4号犬在第18个月DSA不显影。 3．形态学变化：包裹瘤体：①形态、色泽、厚度、柔韧性与增加动脉匹配，生物膜与瘤壁无法分离，内膜光滑无增厚；②随着观察时间的延长，生物膜表面的毛细滋养血管的长入逐渐增多，包裹瘤壁的柔软性与弹性逐渐接近颈总动脉。动脉瘤：①呈梭形，瘤壁薄、暗红色，吻合口斑块机化，中央部分瘤壁最薄，壁内出血明显；②随着观察时间的延长，瘤体逐步增大，瘤壁的柔软性降低，部分可触及钙化硬结。③4号犬闭塞动脉瘤膨大特别明显，炎性粘黏，远端出现明显增粗的侧枝代偿；瘤壁厚薄不均，出血、肿胀，部分破裂、血栓附壁机化；瘤腔内多层次陈旧与新鲜血栓，近端动脉出现延续性血栓。 4．组织学及超微结构变化：包裹模型：①术后6月，吻合口无斑块，内膜重塑，上皮细胞完整，中膜无振荡分离；迁移的成纤维细胞崩解，释放大量含胶原酶、蛋白酶的颗粒状物，浸润原胶元分子，造成其活化，形成螺旋链状胶元纤维束，并诱导周围自体胶元增生、包绕，其间隙可见新生血管。9月时上述现象更加明显。②12月，活化的胶元组织变性分解，丧失螺旋链状结构，转变成波纹状胶元，其内富含胶原酶、蛋白酶的颗粒状物浸润，并与自体胶元融合，新生血管增多。③18个月，波纹状胶原降解，其纤维束内部成纤维细胞与平滑肌细胞长入，细胞核清晰，可见成纤维细胞“吞噬”与“合成一胞吐”现象。④24月，包裹瘤壁内膜薄而规则，中膜重塑，纤维规则、紧密；生物膜降解，被新生胶元纤维替代，具有明暗相间的周期性横纹；新生血管、成纤维、平滑肌细胞生长。动脉瘤：①6月，内皮细胞剥脱或空泡变性，内皮细胞下层病理性血管生成；瘤壁机化、重塑，炎症细胞浸润、泡沫细胞与脂质沉积增多，巨噬细胞吞噬活跃。中膜纤维断裂—出血—机化，平滑肌细胞减少，成纤维细胞增殖，“吞噬”与“合成—胞吐”现象明显。②随着观察时间的延长，上述现象进一步加重，瘤壁重塑、厚薄不均，机化、钙化明显，弹性下降。③闭塞动脉瘤内膜、中膜炎症机化、崩裂，反复出血，含铁血黄素细胞聚集，陈旧与新鲜血栓闭塞。第三章： 1．术后10只犬全部存活，其中有4只犬术后3个月开始出现一侧肢体无力，反应迟钝，其余6只犬反应、运动正常。 2．血流动力学与组织学特征： A组：瘤腔内为层流，血流动力学特征与颈总动脉基本一致；瘤壁形态、色泽、柔韧性与颈总动脉匹配，生物膜与瘤壁无法辨别、分离，外表见滋养血管长入；内膜光滑无增厚、内皮细胞完整，吻合口无增生斑块，内中膜血管、纤维排列规则；生物膜多层次降解、诱导细胞、纤维、毛细血管增生、融合，瘤壁厚度与颈总动脉基本一致，无振荡出血与炎症反应。 B组：1月，模型形态、血流参数接近颈总动脉；3月，模型变为梭形，瘤腔内为涡流，瘤体逐步膨大；血流参数与颈总动脉及生物膜组比较有显著性差异(~*P＜0.05，~(**)P＜0.05)。瘤壁外表滋养血管粗大、壁内有出血灶，镜下见内皮细胞受损、脱落，内膜增厚、泡沫细胞与脂质沉积增多；中膜纤维增生、机化，瘤壁纤维断裂—出血机化—再出血现象明显；包裹的颈外静脉降解、纤维断裂、大量炎症细胞浸润，可见钙化灶。 C组：瘤腔缩窄，内壁出现波状充盈缺损，瘤腔内为层流、血流速度明显高于颈总动脉及生物膜包裹组(~*P＜0.05，~(**)P＜0.05)，近端侧枝循环增多；瘤壁外表僵硬、粘黏、炎症反应，内皮细胞部分脱落，内膜、中膜厚薄不均、纤维化；e-PTFE无降解，内部无毛细血管长入，有少量的成纤维细胞与炎症细胞，周围广泛的钙化灶及结石。6月2枚闭塞，吻合口增生、腔内杂色血栓。 D组：管腔塌陷变扁，血流速度增快；瘤壁致密硬化，外表炎性沾粘；1月2枚闭塞，6月共4枚闭塞，其内膜破坏、胶元裸露，致密血栓瘢痕化；1枚未闭塞者，瘤腔畸形、扩大(考虑缝合线部分断裂)，内为涡流；内膜增厚，内皮细胞受损、部分附壁血栓与钙化现象，瘤壁致密纤维化。涤纶无降解，内部大量的胶原基质、炎症细胞浸润。第四章： 1．带膜包裹夹的优点：①鄂部夹齿与生物膜两端棱椎型压痕固定，可保持良好的对位；瘤夹与生物膜良好的匹配，增强了包裹、夹闭力，可有效的防止包裹片滑动与瘤夹移动。②瘤夹弹力环小巧不遮挡视线，生物膜呈半透明状，可在直视下调节直至完全匹配状态下进行包裹夹闭，操作方便。③生物膜理化性能接近人的血管壁，顺畅塑型包裹，机械应力小。④设计合理，具备可供选择的多种型号，可包裹、夹闭各种角度、大小和形状的动脉瘤。⑤瘤夹的夹闭力量适度，可多次反复调整，弹性不衰减；瘤夹没有磁性，不影响术后的CT和MRI检查。 2．包裹夹闭后，CD见梭形瘤腔消失，形态变为长管状，与颈总动脉类似；其内为层流，DSA见造影剂迅速通过无滞留。瘤体形态、色泽、柔韧性与颈总动脉匹配，生物膜与瘤壁融合，外表见滋养血管长入，瘤夹无滑移，“跨血管”环套及鄂部夹齿与颈总动脉良好匹配，无血管扭曲、压窄现象，鄂部夹齿被增生纤维包绕，与血管壁牢固粘合，未见出血、炎症现象。瘤壁结构规则，内膜无血栓，无出血与炎症反应。生物膜多层次降解、诱导细胞、纤维、毛细血管增生、融合。 3．6例难治性颅内动脉瘤患者采用带膜包裹夹施行瘤颈夹闭和瘤囊包裹，DSA复查，动脉瘤消失，载瘤动脉通畅。手术效果良好；出院时临床状况优良者5例，轻残1例(失语无改善，与术前临床状况差相关)，无重残及死亡病例。结论： 1．犬嫁接性梭形动脉瘤模型的血流动力学和组织学特征与人类动脉瘤一致；涡流的形成与动脉血流的高应力是梭形动脉瘤形成、生长与破裂的关键因素；模型的病理学改变是其对血流动力学变化的适应性重塑。涡流的振荡所造成的瘤壁纤维断裂、炎症机化、变薄，以及炎症细胞浸润、泡沫细胞与脂质沉积增多、瘤壁变脆，是动脉瘤发生破裂的病理学基础。 2．梭形动脉瘤模型存在着不断生长与破裂的危险，其发生发展机制与人类真正的颅内梭形动脉瘤一致，是进行包裹治疗研究的一种长期稳定、可靠的理想动脉瘤模型。完全匹配的包裹方法，使得动脉瘤的血流动力学改变，与正常颈总动脉一致。包裹材料为瘤壁的修复提供了良好的支架，血流动力学的应力损伤得到缓解；瘤壁通过成纤维细胞的“吞噬”与“合成—胞吐”活动重塑，结构更加规则、合理。以动物蛋白质胶原为基本组成的生物膜，机械性能与生物相容性良好，近期可稳定的粘黏，为组织再生提供支架，无急慢性组织排斥反应；远期在组织重塑的过程中，支架能够被完全降解和吸收，并同步被宿主组织替代，形成自体组织结构。 3．四类材料包裹对照：生物膜的生物相容性良好，机械强度足够，多层次降解吸收，并同节奏、正匹配的诱导组织细胞的长入、融合。e-PTFE生物相容性较好，机械强度好，但不降解，远期材料硬化、诱导周围组织钙化、结石。涤纶片结构有利组织细胞生长，但自我支持结构不良、易塌陷变形，不降解，炎症反应严重。自体静脉早期生物相容性良好，但易于主动降解，机械强度逐步下降，包裹效果不良。 4．带生物膜跨血管包裹性动脉瘤夹能够方便的进行完全匹配包裹，有效的防止包裹片滑动与瘤夹移动，鄂部夹齿上的生物膜能够有效的加强薄弱的瘤壁；远期可降解，并诱导组织生长，降解与新生组织的替代是同节奏、正匹配的进行，临床应用效果良好。
【图文】：

动脉瘤,涤纶网,视力障碍,动脉栓塞

包裹的材料有肌浆12】等自体组织和细薄棉纱布[z]等，前者易于吸收[2]，后者易引起异物反应导致视力障碍、颅神经瘫痪【，〕和感染等副作用。定型产品有内衬涤纶或聚四氟乙烯片的sund型[4]金属夹(图4一1)和在硅胶片外层贴上一层涤纶网的Fujitsu夹[5](图4一2)。前一种因僵硬无弹性、机械应力大，易引起动脉栓塞、动脉壁坏死再出血口，“I，且夹的直径难以调节到与夹层动脉的外径真正匹配，造成要以载瘤动脉被缩窄或不能真正加固动脉瘤I4];后一种是必须完全解剖载瘤动脉或动脉瘤，不能防止包裹片滑动与瘤夹移动，造成术后动脉瘤的再出血[5，’]。uhl，等[8]改用PTFE片包裹将FujitS、l夹进一步改良，但效果仍不理想。此外

动脉瘤,腔内,造影剂

图1一2术后哪A观察:动脉瘤逐步扩少、，瘤腔内为ilyJ流，:1.4人.}。.6周。。，13周。〔1.造影剂滞留明显。F191一2.DigitalsLlbtractio一la一191091‘aPllyafte一tlleoPel·atio一1:a.4tllday.b.6tll\Veek.c.]3tll\丫eek.d.t】leco一lstrast一1飞ediu一11tobedetai一ledobviouslv.
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R651;R-332

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