人工肛门封堵装置封堵压力设计与动物实验研究

发布时间：2018-03-26 21:16

本文选题：人工肛门封堵装置　切入点：动物试验　出处：《南方医科大学》2014年硕士论文

【摘要】：研究背景与目的直肠癌的Miles手术(经腹会阴联合直肠癌根治术)作为多数低位直肠癌的首选术式,是结直肠癌手术的重要组成部分。据统计,我国直肠癌发病率为25-35人/10万人,其中30%由于肿瘤位置过低而不得不切除肛门,而中国每年新增加的,永久性的肠造口(结肠或小肠)患者约10万人,至今肠造口患者累计已达100万人余,且今后还有不断增加的趋势,这是基于我国造口协会主席愈德洪教授的研究估计。造口病人是一个特殊群体,结肠造口并发症多、不易管理,且传统的肛门袋会对患者的心理健康造成极大影响,传统的造口管理方法效果亦不甚理想。为了解决上述问题,国内外研发了很多人工肛门封堵装置,但就其排便控制方式上来看无非是两类,一类是使用封堵装置或外置设备将人工造口的肠口封堵或接纳大便,排便时需要将封堵装置整个移除或部分移除(如造口袋,造口栓等)；另一类是模拟肛门扩约肌,侧向施力将人工肛门的肠口或人工肛门收缩进行封堵,排便时需要撤销所施加的外力,使人工肛门的肠口或人工肛门张开(如美国ABS人工肛门、英国研制了PAS人工肛门括约肌及德国高度集成的人工肛门括约肌等)。显然,前者需要进行移除封堵装置的操作,既麻烦也不卫生,容易对造口周围皮肤造成影响,且对患者心理健康造成较大影响。后者由于模拟肛门扩约肌要保证封堵效果需要对肠壁施加较大的压力,容易使肠管因缺血而产生病变。在此基础上,研发一种可控且安全有效的人工肛门控制装置已成为迫切的需要。本实验主要研究不同压力人工肛门控制装置封堵效果与动物试验,本试验中的不同压力人工肛门封堵控制装置,运用有机硅橡胶制作。由于人工肛门封堵装置较大,且需要接近人体生理,因此在动物模型选择上,西藏小型猪的腹腔肠管生理结构与人体更为相似,因此为我们选取作为实验对象。在小型猪身上建立好结肠造口的动物模型之后,自人工肛门控制装置向肠管施加压力大小的方向进行探讨,通过对造口泄漏率的观察、造口大体观及中性粒细胞及淋巴细胞等炎症细胞浸润的情况及肠管受压后血流灌注量的变化等指标进行分析研究,以此探讨一个最佳的压力范围,从而使人工肛门控制装置使用时的并发症达到最少。研究内容与方法 1.人工肛门控制装置的模型制作 1.1设定预设方案：实现查阅参考国内外文献,选取体重约29kg左右的实验用西藏小型猪,在预实验中量取其结肠肠腔内径大小,以此作为人工肛门控制装置模型设计的尺寸依据,并在此尺寸依据的基础上制定预设方案,并绘制出工程图及动态模拟图。 1.2材料选择：符合人体植入物标准的材料必须具备以下几点,首先需要具有良好的生物相容性,表现为对人体组织的无刺激性、无毒性以及无过敏反应发生,而且需要机体排异反应极少,由于人工肛门控制装置植入体内,还要求该材料在与体液以及组织接触的过程中能长时间的保持其原有的弹性和柔软度,不被降解。目前,医学领域中应用相当广泛的材料为医用有机硅橡胶是,这是一种生物材料,其使用寿命长达几十年,且具有上述特征。因此,本动物实验的模具选择方面,我们选择了临床上已经被证实具有的良好生物组织相容性且已广泛使用的有机硅橡胶材料制作。 1.3模型制作：根据设计方案的工程图及立体图,寻找有条件制造样品模具的单位,制作出人工肛门控制装置模型。 1.4确定模型样品：该装置包括人工肛门括约肌、水囊两部分。人工肛门括约肌为一高约7cm,直径5cm的空心类圆柱形状物,由有机硅橡胶制成,具有一定硬度及弹性,放置于腹壁或盆底腹膜反折以下、直肠挖除后的空间,起稳定、支撑肠管的作用。乙状结肠可从人工肛门括约肌中央穿过并固定。距人工肛门括约肌基底2cm及5cm处各有2个水囊开口,分别位于对侧,用于水囊注水膨胀封闭肠管。水囊埋藏于人工肛门括约肌2侧壁内,有导管与水泵连通,通过水泵向括约肌内注水后水囊膨胀,突出人工肛门括约肌将肠管压缩成“S”型,封闭肠管；水泵回抽后水囊回缩,肠管自然扩张。患者欲排便时开启装置排出大便,模拟人类肛门的作用,使患者重新获得控制排便能力。 2.肠造口模型建立所有备造口模型的小型猪,实验前均先进食全流质食物并适应环境3天,术前需禁食24h,在禁食期可适当给予葡萄糖、电解质溶液,禁饮8h,完成术前准备后在静脉全面下进行手术,手术按照腹膜外结肠造口术的方式来建立西藏小型猪的肠造口模型。 3.动物实验不同压力智能型封堵装置对造口并发症影响的研究 3.1造口泄漏率将8.42mmHg,18.05mmHg及33.33mmHg三种不同压力的人工肛门控制装置关闭后,计数各组动物在第1,2,4,6周周末当天进食后2h内,肠造口发生泄漏的次数(通过自人工造口注入稀钡,封堵后通过造影观察进食后2h内造影剂泄露情况)。 3.2组织学观察 (a)通过肉眼大体观察肠造口肠管有无缺血、坏死的情况,观察肠造口周围皮肤组织是否感染及发生皮炎。(b)2.在第1,2,4,6周周末,于封堵前及封堵后2个时段各夹取各组动物造口处少量肠壁粘膜组织,行福尔马林液固定、HE染色,计数40个高倍镜下组织中性粒细胞、淋巴细胞绝对值。 3.3肠管局部血流灌注量造模动物麻醉后固定于试验台上,通道调零,将针式探头与肠管壁垂直放置于离造口远端2cm处,以各组封堵前血流灌注量作为基线。关闭人工肛门控制装置,记录关闭后6s、60s、1h及6h的血流灌注量。 4.统计学分析本试验观察数据种类较多,所考察影响因素相对复杂,故做针对性统计设计如下：造口泄漏率资料：重点进行气囊压力的影响分析,采用整体+分割卡方检验,解析3个气囊压力组的不同试验过程中造口泄露率的分布规律,间接分析气囊压力对造口泄漏率的影响。中性粒细胞和淋巴细胞资料：该资料为两因素影响资料：气囊压力因素及试验总过程时间因素,其中后者为重复测量性质的影响因素,故设计为两因素重复测量方差分析,分别对各因素的影响及两因素交互作用做出判别。肠管局部血流灌注量：其影响因素有三：不同的气囊压力分组,不同的试验总过程时间及不同的关闭人工肛门时间。故将进行3因素综合分析。为简化统计处理过程,将该3因素均视为独立影响因素,即忽略不同的试验时间及不同的关闭人工肛门时间这二因素属同质来源的配对性质。设计成两(三)因素裂区试验。其中：不同的气囊压力是本试验最关注的重要因素,设计为小区；而不同的关闭人工肛门时间则作为次重要因素安排于大区,再从大区下裂出区组因素,即不同的试验总过程时间因素,从而进行主次有别的多因素综合分析。统计软件为SPSS17.0,显著性水准取α=0.05。结果 1.不同压力智能型封堵装置对造口并发症影响 1.1动物一般情况整个试验过程中,受试动物表现大多良好,但最高的气囊压力组表现较差,后期进食较其它两组偏少,活动性变差,体重也较其它两组下降,各组试验前后体重分别为：B1组：28.2±1.0、28.3±2.1；B2组：27.3±1.0、28.2±0.8；B3组：29.0±1.3、24.1±2.0。显见B3组(最大的气囊压力组33.33mmHg)体重下降较多,其试验前后体重的差值为-4.9±1.9,经配对t检验知：t=5.77,p=0.004,极显著。 1.2造口泄漏率 B1组泄露总次数和总只数都是最高,B3组最低。以泄露次数行卡方检验,B3组和B1、B2两组差异有显著性或接近显著。虽然该检验只能说明在试验总过程中各个时期的泄露次数分布规律,但结合数据仍然可以准确地得出结论：泄露率随气囊压力的增高而下降。当气囊压力升至18.05mmHg(B2组)时,总泄露只数仅1只(亦仅1次,且为轻微泄露),和最高气囊压力组(B3组)相似。 1.3组织学观察结果-中性粒细胞、淋巴细胞数 3个不同的气囊压力组间比较,5个试验过程时点间的比较以及气囊压力与试验过程时间影响的交互作用,均有p0.01,有极显著性统计学意义。结合数据来看：中性粒细胞和淋巴细胞数量,随气囊压力的升高而升高,随试验过程时间的增加而升高。 1.4肠管血流灌注量比较 8.42mmHg组与基线水平比较血流量无明显下降,6min时开始恢复,至第60min时恢复至封堵前水平,18.05mmHg和33.33mmHg组封堵后至6s时,血流量迅速下降,至60s时下降至最低点,18.05mmHg组6min后开始血流量逐渐恢复,33.33mmHg组恢复趋势不明显,且持续维持在低水平。结论 1、在西藏小型猪身上利用自行设计和制作的人工肛门控制装置进行了动物实验研究,并对封堵压力与造口并发症的相关性进行了探讨。 2、当水囊直径为控制装置内径的1/2时(肠管受压约18mmHg),能兼顾泄漏率最小及并发症最少的平衡。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R735.37

【参考文献】