1、自体心包作为主动脉瓣替代材料的可行性研究【摘要】 目的 探讨自体心包组织作为主动脉瓣膜替代材料的可行性及可靠性，为临床实验提供基础。方法静脉全麻、腹主动脉阻断下行心包瓣膜材料腹主动脉内移植。进行预试验，筛选实验动物。然后监测实验中动物基本生命、生理指标；采用血管超声和 CTA 方法评价其血流动力学指标；通过观察动物存活情况，判断是否有栓塞事件等，以评价其生物相容性。结果 猪是理想的实验动物，手术死亡率 6.25。实验动物无栓塞事件发生，肉眼观察可见心包瓣内有血栓形成。结论 腹主动脉阻断下心包瓣膜移植，手术安全易行，心包瓣膜模型较为可靠。建议术后应常规抗凝。 【关键词】 心包 移植 自体 心脏瓣
2、膜 人工 猪 ABSTRACT Objective To study the feasibility and reliability of autologous pericardium to be uesd as aortic valve replacement. Methods An abdominal aorta replacement by using pericardium was done under general anesthesia. A preliminary test was conducted to screen experimental animals. The vit
3、al signs and physiological index were monitored. Hemodynamics was evaluated by vascular ultrasonography. The survival of the animals was observed to judge if there was any embolisims so as to assess the biocompatibility. Results A pig was an ideal experimental animal. The operative mortality was 6.2
4、5%. No embolism was noted. Thrombogenesis in pericardial valve was seen on macroscopic observation. Conclusion Pericardial valve implantation done under abdominal aorta blocking is safe and easy. Postoperative anticoagulant therapy is advisable. KEY WORDS Pericardium; Transplantation, autologous; He
5、art valve, artificail; Swine 心包组织因具有取材容易、价格低廉以及其特有的高生物相容性等特点，广泛应用于心脏外科治疗中1，尤其是新鲜心包组织，因其移植后具有生长的潜能，对于小儿瓣膜成形术意义重大2。但实验研究中发现，自体心包作为瓣膜材料长期使用会发生增厚、卷曲、钙化等病理改变3,4，从而影响其功能，产生不良预后。在国内外报道中，多采用皮下包埋、体外实验等方法，但因为其不能模拟心脏瓣膜在血管内的形态和受力，结果与临床有出入；而部分实验方法难度较大，不易多中心开展，影响了此方面实验的多方向和深入研究。本研究采用自体心包制作成单个瓣膜植入动物腹主动脉内的方法进行实验，使心
6、包瓣模拟了半月瓣在主动脉内的受力情况，以探讨自体心包组织作为主动脉瓣膜替代材料的可行性及可靠性。 1 材料与方法 1.1 实验材料 1.1.1 实验动物及分组 预实验动物：家兔 2 只，体质量 4 kg；本地山羊 2 只，体质量 50 kg；家猪 2 只，体质量 40 kg。正式实验动物：3 月龄家猪 16 只，体质量 2243（29.756.26）kg，按实验设计分组：新鲜自体心包移植组（实验组，n=8） ，2 g/L 戊二醛处理心包组织移植组（对照组，n=8） 。实验动物雌雄不拘，由青岛大学医学院附属医院动物房提供并饲养。 1.1.2 主要实验仪器和材料 RY 型多功能麻醉呼吸机（江苏宁泰
7、医疗设备厂） ，HP 78352A 心电监护仪，Nellcor N180 脉搏血氧饱和度监护仪， Graseby 3100 微量注射泵，Abbot iSTAT 便携式血液分析仪/EG7+测试片。 1.2 实验方法 家兔保留自主呼吸，静脉全麻下进行手术操作；山羊及猪采用气管插管辅助呼吸，静脉全麻下进行手术操作。实验动物术前 1 周隔离圈养，术前禁食 24 h，禁水 12 h。麻醉诱导前肌注氯胺酮 6 mg/kg、力月西0.2 mg/kg、东莨菪碱 0.3 mg。 仰卧位，固定四肢。右耳中静脉建立静脉通路，心电监护，袖带间断检测右前肢血压，左耳缘监测脉搏血氧饱和度。行气管插管建立人工通气，静脉通路
8、给予丙泊酚 6 mg/kg 泵入用以麻醉维持，给予生理盐水250 mL头孢唑林钠 2.0 g 静脉滴注。腹主动脉阻断前给予肝素（1 mg/kg） ，拟开放腹主动脉时给予静脉推注多巴胺 2 mg，开放后给予硫酸鱼精蛋白 11 中和肝素，静推 CaCl2 0.3 g。 消毒、铺单，左侧第 4 肋间心尖搏动最明显处开胸，于心前区切取大小约 2 cm2 cm 心包组织（家兔取心包组织大小约 1 cm1 cm） ，生理盐水冲洗，实验组生理盐水冲洗第 2 次，制作心包瓣备用。将自体心包片于生理盐水中展平，包绕于胸腔引流管一端，浆膜层贴向引流管，修剪组织使之呈两端开口圆筒状。70 Prolene 线间断逢合
9、游离缘并封闭圆筒底部，使心包组织呈袋状套于引流管一端。于心包袋开口端逢合缘及其对侧分别用 70 Prolene 线标记，同时便于提拉心包袋(图 1)。对照组于 2 g/L 戊二醛溶液中浸泡 10 min，再放置于生理盐水中冲洗，制作心包瓣备用。 腹中线、下 2/3 开腹，于肾动脉以下髂总动脉分叉以上位置分离腹主动脉，两端套绕丝带。充分肝素化后，阻断腹主动脉。顺血流方向切开与心包瓣等长切口，进行自体心包瓣移植。腹主动脉阻断后，将心包瓣吻合于血管壁腔内侧，顺序是封闭端 侧缘 开口端 对侧缘，封闭端及侧缘心包组织吻合时跨越双层，而开口端只跨越单边单层心包，心包瓣的约 2/5 周作为血管壁补片，另外约
10、 3/5 周开口于血管腔内，模拟心脏瓣膜的形态（图 2） 。完成后，开放阻断钳，检查吻合情况，止血，关胸关腹。动物麻醉清醒、恢复自主呼吸后可拔除气管插管，右侧卧位，鼓励动物尽早立行。 手术及麻醉由同一组医师完成，整个过程严格按照规范操作。 术后实验动物隔离饲养 2 周，给予肌注头孢唑林钠 2.0 g，每天 1 次，共 3 d。观察切口及四肢活动情况、四肢温度（以后肢为主）以及血栓形成及栓塞的症状等。随机选取实验组和对照组实验动物，进行三维血管超声、CTA 检查；对动物进行尸体解剖，肉眼观察心包瓣及重要脏器。实验数据以s 表示，应用 SPSS 14.0 统计软件进行处理。 2 结 果 2.1 实
11、验动物 2 只家兔术后均发生双下肢瘫痪，分别于术后第 1 天死亡。2 只山羊分别于手术后 4 h 死亡。16 只家猪中 2 只在手术过程中下腔静脉破裂，大量出血，其中 1 只于术后 1 周内死亡，死亡率 6.25，其余生长良好。实验组与对照组平均麻醉时间、手术时间、心包组织离体时间、心包瓣制作时间、腹主动脉阻断时间比较差异无显著性。见表 1。血电解质分析Na+较术前有所升高，而血红蛋白（Hb）含量及血细胞比容（Hct）均较术前有所降低。见表 2。表 1 两组家猪平均麻醉时间、手术时间等指标比较（略）表 2 家猪实验过程中电解质及血液指标的变化（略） 2.2 肉眼观察和辅助检查 除 1 只（系实
12、验组）家猪术后 1 周死亡外，其余均长期存活。对其进行解剖，见心包瓣袋内有血栓形成，尚能观察到心包瓣开口，但其组织借血栓与血管壁粘连（图 3） 。术中行移动便携式多普勒彩色超声（Philips OptiGo 便携式超声仪）检查，探头贴于血管壁外，似可以看到腔内略强回声片影，且随血流波动，但因为其探头频率不满意，结果并不确切；术后的心脏血管多普勒彩色超声检查，因腹腔肠道气体影响，结果亦不满意。 术后对实验组和对照组各 1 只动物进行 CTA 检查（GE Lightspeed 16 层螺旋 CT 扫描仪） ，两只动物普通增强扫描可见移植部位血管腔略向外膨出，腔内未见充盈缺损等异常密度影；三维重建图
13、像可见心包瓣移植位置位于肾动脉至髂总动脉分叉中段，移植部位略膨隆，腹主动脉及髂动脉血流通畅，血流量无明显改变（图 4） 。 3 讨 论 心包组织因具有取材容易、价格低廉及其特有的高生物相容性等特点，理论上是一种理想的瓣膜替代材料5。但研究发现，移植后的心包组织有纤维化倾向，变得卷曲增厚，移植部位扩张、甚至形成动脉瘤样改变，导致严重的反流和关闭不全6。 箭头所示为血流方向，可见心包瓣开口 图 4 CTA 纵轴图像重建 箭头所指为心包瓣位置略向外膨隆，腔内未见充盈缺损等异常密度影。腹主动脉及髂动脉血流通畅，血流量无明显改变而部分临床报道则有相反意见，KALANGOS 等2使用自体新鲜心包组织治疗
14、41 例风湿性心脏瓣膜病的儿童，结果良好，并且新鲜心包组织植入后可以随周围组织继续生长，表现出一种生长的潜能，这对于儿童瓣膜疾病的治疗甚为重要。 导致各项研究结果不同及临床随访与基础实验结果不符的重要原因之一，就在于实验方法的不统一性。自体心包作为瓣膜材料的研究注意力主要集中在抗血流冲击能力、抗原性、抗钙化能力、抗感染能力、生长潜能等方面7，而这些观察指标应该都建立在心包组织离开原来的机体环境，浸于流动的血液系统中，而且尽可能模拟其在主动脉系统所受压力的情况下。显然，国内外研究中，不论是皮下包埋还是体外抗流体冲击等试验，甚至是血管补片、血管腔内游离组织片都不能满足以上条件。我们希望能进行一项可
15、靠而易行的动物实验，为进一步的心包组织替代主动脉瓣的实验研究提供一个基础。 家兔因其特殊的解剖结构，断左侧第四肋进胸，仔细操作可以不破胸膜，保留自主呼吸，手术麻醉简单。但因为家兔心包菲薄，制作心包瓣膜难度很大，而腹主动脉细小，吻合十分困难。植入心包瓣之后双下肢无血供而导致瘫痪。考虑山羊为反刍动物，尽管术前禁饮食 48 h，但开腹后腹腔内胃肠胀气明显，术野深而狭小，严重影响手术操作，腹主动脉阻断时间超过 1 h，延长心包组织离体时间，易发生多器官缺血再灌注损伤，导致腹主动脉阻断撤钳后综合征8。我们认为猪作为这一实验的模型动物是合适的。一方面其心血管系统与人类的相似性已被广泛认可9；另一方面猪的生
16、长能力强，随着体质量的增加，此实验可以很好地模仿瓣膜在机体生长过程中的表现，以评价其承受更大压力的能力，这与接受瓣膜修复甚或置换的小儿的生长过程也甚为相似。 手术属于胸外科及血管外科常规手术，特别是选择腹主动脉肾动脉平面以下作为移植点，在保证了心包组织充分受到主动脉血流压力的同时，使得手术过程不依赖体外循环等技术和大型设备，手术过程安全。而心包瓣制作过程简单，可重复性强，有利于此实验过程的推广以及多中心结果的综合评定。同时，虽然经处理过的心包组织较新鲜组织质韧、更易成形，但瓣膜制作过程和移植吻合的时间没有统计学差别，保证了心包组织离体时间的同一性，对评价其组织结构是否有破坏、程度和生长潜能等实
17、验结果的影响没有差别。 移植过程中，我们对心包瓣的体部和底部边缘采取全层缝合，而瓣膜口采取单边单层缝合，可以保证其开口于血流方向，在最大可能模拟游离瓣膜的情况下，因为其一边与腹主动脉壁形成实质补片的关系，而增加了心包组织与自体组织的接触面积。较单独的腹主动脉内游离心包片的模型，更能模仿其在瓣膜修补术中的组织环境，有利于血管上皮组织的生长，以及保证心包组织可能获得更多的血供来源。临床治疗中，因自体心包组织极好的生物相容性，不论在心内还是血管补片，使得病人术后不必行抗凝治疗成为可能。文献报道，新鲜心包组织片植入血管内非抗凝 30 d 后肉眼观察无血栓形成3。而我们的动物解剖结果显示，心包瓣内有血栓
18、形成，且其组织借血栓与血管壁粘连。考虑这一现象与血液进入瓣内形成涡流有关，这种涡流与主动脉瓣关闭时半月瓣内的血流形态类似，但因单一心包瓣不具备半月瓣开启的过程，从而使得涡流长期存在，易形成血栓，所以我们建议术后应行正规抗凝治疗。血栓的形成从另一方面也说明此方法制作的心包瓣可靠性较好，接受血液的冲击而模拟半月瓣承受压力情况确实。 心脏和血管多普勒超声是临床常用的评价血流动力学状态的辅助检查，但由于本实验心包瓣移植于腹主动脉下段，因腹腔内肠道的影响使得超声检查难以发挥优势。我们辅以 CTA 检查，可以确切看到移植物的位置以及血管腔内的血流量，但对血流动力学指标的检测依然不是最佳选择。也许动脉腔内介
19、入穿刺血管造影检查可以提供一定的帮助，这还待于进一步的探讨。 【参考文献】 1LABIANI N F, DREYFUS G D, MARCHAND M, et al. The autologous tissue cardiac valve: a new paradigm for heart valve replacementJ. Ann Thorac Surg, 1995,60:51895194. 2KALANGOS, BEGHETTI. Aortic valve repair by cusp extension with the use of fresh autologous pericar
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