發(fā)布時間：2020-05-30 23:51

【摘要】： 第一部分:改良小兒股動靜脈插管的研制 一、改良小兒股動脈插管的技術(shù)方案 改良小兒股動脈插管包括一帶有內(nèi)腔的股動脈插管管身,可配置于管身內(nèi)腔內(nèi)的管芯,同時在管身的前部設(shè)置有與內(nèi)腔相連通的出血口,管身側(cè)壁內(nèi)嵌有彈簧圈。每根小兒股動脈插管內(nèi)都有配套管芯,其頭部為錐體外形,插管時可以擴張血管,引導(dǎo)順利插管。 二、改良小兒雙極股靜脈插管的技術(shù)方案 改良小兒雙極股靜脈插管包括一帶有內(nèi)腔的股靜脈插管管身和可配置于管身內(nèi)腔的管芯兩部分。與第一代相比,改良雙極股靜脈插管管徑、長度及接口大小沒有改變,外形設(shè)計有所改良,頭部采用敞口式造型,雙極側(cè)孔面積均增加1.5倍,管壁厚度降低了1/3,管身標有刻度。上進血口和下進血口之間的距離大于右心房的長度,分別收集上腔靜脈和下腔靜脈兩個方向的血液,導(dǎo)出體外。 三、微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管的技術(shù)方案 微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管包括帶有內(nèi)腔的管身和可配置于管身內(nèi)腔的管芯兩部分。管身的前端配置一氣囊,氣囊通過管身側(cè)壁上的輸氣道與充氣管相連通,氣囊充滿氣體直徑與插管直徑之比為3:1,管身的前端開設(shè)有冷灌液出口。氣囊的后側(cè)管身側(cè)壁上設(shè)有與內(nèi)腔相通的側(cè)孔,管身內(nèi)壁嵌有不銹鋼彈簧圈,增加了插管的柔韌性和抗折強度。 四、結(jié)果 本研究采用聚氯乙烯(PVC)為主要制作原料,研發(fā)了改良小兒股動脈插管、改良小兒雙極股靜脈插管及微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管。改良小兒股動靜脈插管,克服了現(xiàn)有動脈插管在心臟手術(shù)中的缺點,簡化了手術(shù)操作,縮短手術(shù)時間,為胸腔鏡手術(shù)提供了微創(chuàng)的體外循環(huán)的方法,減少病人的手術(shù)損傷。插管表面經(jīng)過肝素涂層處理,可減輕對血管壁及血液成分損傷,可減小手術(shù)的風(fēng)險和復(fù)雜性,以及對患者的創(chuàng)傷。 第二部分:改良小兒胸腔鏡心臟外科股動靜脈插管的生 物相容性研究一、實驗方法 分為體外實驗和體內(nèi)實驗兩部分。 1體外實驗 1.1溶血實驗 心臟穿刺法采集兔血20 ml,加入2 %草酸鉀1 ml,制成抗凝血備用。用電子天平稱取十份股動靜脈插管,每份5 g。取十支試管,各加入插管材料及0.9%氯化鈉注射液10 ml,為插管材料組;另取十支試管各加入0.9%氯化鈉溶液10 ml作為陰性對照組;再取十支試管各加入蒸餾水10 ml作為陽性對照組。將全部試管放入37℃恒溫水浴箱中保溫30 min,再在每支試管中加入0.2 ml新鮮抗凝兔血,繼續(xù)保溫60 min。離心,吸取上清,于分光光度計測定各組吸光度(OD)。 計算溶血率: 溶血率(%)=(樣品吸光度-陰性吸光度)/(陽性吸光度-陰性吸光度) 1.2血小板黏附試驗 取人正常血小板成分10 ml,通過Sysmex K-4500全自動血液分析儀測定血小板濃度,加入適量的牛血清稀釋成濃度為1.0×10~9 L~(-1)血小板液,置入4℃冰箱備用。分別將改良插管材料和DLP動靜脈插管材料制成0.5×0.5 mm片狀,反復(fù)漂洗,置入CO_2孵箱中37℃孵育2 h,置入細胞培養(yǎng)板孔中,加入血小板液成分,再37℃孵育2 h。漂洗后,3%戊二醛固定,掃描電鏡觀察材料表面血小板形態(tài)、數(shù)量,并隨機選擇10個中間區(qū)域視野(75μm×75μm放大倍數(shù):1200倍)進行材料表面血小板黏附數(shù)量統(tǒng)計。 1.3皮內(nèi)刺激試驗 試驗動物為新西蘭大白兔,參照《國標一醫(yī)療器械生物學(xué)評價》制備材料浸提液。新西蘭大白兔5只,實驗前每只兔背部兩側(cè)脫毛備皮,各選2個3 cm×3 cm面積為實驗區(qū),右側(cè)皮膚10個部位直接皮內(nèi)注射0.2 ml材料浸提液或陽性對照4.5 ml/L苯酚水溶液,左側(cè)皮膚5個部位直接皮內(nèi)注射0.2 ml 0.9 %氯化鈉溶液作為陰性對照,在間隔72 h內(nèi)觀察并記錄各受試物對兔皮膚有無紅斑、水腫及壞死。 1.4小鼠全身急性毒性試驗 試驗動物為巴比斯小鼠,參照《國標一醫(yī)療器械生物學(xué)評價》制備材料浸提液。將小鼠隨機分成3組,每組10只,雌雄各半。實驗組小鼠以50 ml/kg體質(zhì)量的劑量經(jīng)尾靜脈緩慢注射浸提液;陰性對照組注射0.9 %氯化鈉溶液,陽性對照注射4.5 ml/L苯酚水溶液,注射后連續(xù)觀察72 h內(nèi)動物中毒癥狀及死亡情況,體質(zhì)量重復(fù)測3次。 2、體內(nèi)實驗 2.1分組 將12只比格犬隨機分為實驗組和對照組,每組6只,實驗組采用改良小兒股動脈插管和雙極股靜脈插管,對照組采用DLP動靜脈插管。 2.2犬體外循環(huán)模型的建立 動物采用肌注麻醉誘導(dǎo)后,仰臥位固定在手術(shù)臺上,氣管插管,機械通氣。每隔2 h,3 %戊巴比妥靜脈注射維持。消毒皮膚,肝素化后,暴露股動靜脈進行插管建立體外循環(huán)。實驗組采用16/21Fr雙極股靜脈引流管,股動脈采用16Fr股動脈插管;對照組采用DLP單腔股動脈、股靜脈及上腔靜脈插管(分別為16 Fr、18 Fr和20 Fr),動脈和靜脈連接體外循環(huán)機,連接鼓泡式氧合器,轉(zhuǎn)流開始,分別在5 min、30 min、1 h、2 h、4 h、12 h、24 h時間點停循環(huán)。 2.2測定光度值 取下動靜脈插管,剪成0.5 mm×0.5 mm試片,以酶聯(lián)免疫法,在酶聯(lián)免疫讀數(shù)儀上,波長410 nm,測定兩種插管表面吸附的纖維蛋白原和白蛋白吸光度值。 二、結(jié)果 1溶血實驗 改良小兒股動靜插管材料溶血率只有1.58%,低于美國《ASTM協(xié)會醫(yī)用裝置標準》及國標規(guī)定( 5% ),插管材料組與陽性對照組相比,有統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。 2血小板黏附試驗 改良小兒股動靜脈插管材料表面血小板黏附數(shù)量為(12.7±2.5)(5.1±1.2)/視野;DLP插管材料表面血小板黏附數(shù)量為(18.5±3.4)(7.1±1.6)/視野,改良小兒股動靜脈插管材料明顯少于DLP插管材料,有顯著統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05)。 3皮內(nèi)刺激試驗 觀察72 h新西蘭大白兔皮內(nèi)注射刺激試驗,陽性對照組皮膚常出現(xiàn)明顯的水腫、紅斑、焦痂,直徑分別為5 mm、5 mm、4 mm。材料浸提液注射點的刺激反應(yīng)小于對照組注射點的刺激反應(yīng),無紅斑、焦痂、水腫表現(xiàn)。 4小鼠全身毒性急性試驗 試驗觀察72 h各組動物表現(xiàn),材料組及陰性對照組無一例死亡,無不良反應(yīng)。陽性對照組7只小鼠出現(xiàn)明顯的腹部刺激、腹瀉、體質(zhì)量下降;3只小鼠注射后出現(xiàn)虛脫、嚴重的腹瀉,體質(zhì)量迅速下降,低于15 g。 5兩組動脈插管不同時間點吸附纖維蛋白原和白蛋白吸光度值 兩組插管隨著轉(zhuǎn)流時間的延長,對纖維蛋白原和白蛋白的吸附含量均逐漸增加,改良小兒股動靜脈插管在轉(zhuǎn)流后的各個時間點對纖維蛋白原的吸附含量均低于DLP動靜脈插管( P0.05 ),則白蛋白吸附含量均高于DLP動靜脈插管( P0.05 )。 第三部分:改良小兒股動靜脈插管的流體力學(xué)研究 一、實驗方法 1改良小兒股動脈插管 1.1分組: 實驗1、2、3、4、5組采用改良小兒股動脈插管,型號分別為8 Fr、10 Fr、12 Fr、14 Fr、16 Fr,每組各10根,對照組采用相同型號的DLP動脈插管。 1.2體外測試: 建立流體力學(xué)體外測試平臺,將改良小兒股動脈插管接口端經(jīng)管道和泵管連接體外循環(huán)機,通過體外循環(huán)機的滾壓泵連續(xù)灌注,測試用流體為水,插管進口端接有壓力傳感器,利用壓力傳感器讀取測試插管的即時壓力,進口端和出口端都處于同一水平面下。開始轉(zhuǎn)機,記錄不同流量插管進口端的壓力變化,反復(fù)測量3次。 2改良小兒雙極股靜脈插管 2.1分組: 分為實驗組和對照組,實驗1、2、3組采用改良雙極股靜脈插管,型號分別為16/21 Fr、20/25 Fr、24/29 Fr,對照1、2、3組采用第一代雙極股靜脈插管,型號同實驗1、2、3組,每組各10根。 2.2體外測試:方法同前。 3微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管 3.1分組: 分為1、2、3三個組,均采用改良的微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管,型號分別為18 Fr、20 Fr、22 Fr,每組各10根。 3.2體外測試:方法同前 3.3氣囊內(nèi)壓力測試: 氣囊的充氣管末端連接壓力感受器,用5 ml醫(yī)用注射器通過充氣指示囊和充氣管向氣囊內(nèi)注氣,記錄氣囊內(nèi)壓力變化。 二、結(jié)果 1改良小兒股動脈插管 各型號小兒股動脈插管測試結(jié)果,插管兩端的壓力差隨著流量的增加而增加,型號越小,管道的直徑越細,壓力差增加就越明顯。2 L/min～5 L/min各組間壓力差有統(tǒng)計學(xué)( P0.05 ) ,6 L/min時各組間壓力差統(tǒng)計學(xué)差異更顯著( P0.01 )。壓力差在200 mmHg時,8 Fr、10 Fr型號管道的流量分別為2.45 L/min、3.24 L/min,而12 Fr、14 Fr及16 Fr三種插管均在4.0 L/min以上。與進口同型號Medtronic公司DLP股動脈插管相比,相同壓力差下,改良插管流量更大。 2改良小兒雙極股靜脈插管 測試結(jié)果可以得出,插管兩端的壓力差隨著流量的增加而增加,型號越小,壓力差增加就越明顯。2 L/min～5 L/minn各組間壓力差有統(tǒng)計學(xué)( P0.05 ),6 L/min時各組間壓力差統(tǒng)計學(xué)差異更顯著( P0.01 )。壓力差在20 mmHg時,16/21 Fr、20/25 Fr、24/29 Fr型號管道的流量分別為3.08 L/min、3.79 L/min、4.50 L/min。實驗組流體力學(xué)特性優(yōu)于與對照組。 3微創(chuàng)主動脈內(nèi)球囊插管 體外流體力學(xué)測試結(jié)果,微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管的壓力差隨著流量的增加而增加,流量最大可以達到6 L/min,管道兩端壓力差均低于220 mmHg。組間比較,隨著流量增加,1組壓力差增加較快,2、3組相對較慢。在3～5 L/min流量,各組間有統(tǒng)計學(xué)差異(P0.05);在流量6 L/min,各組間統(tǒng)計學(xué)差異更顯著( P0.01 )。氣囊內(nèi)壓力測試結(jié)果,微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管氣囊內(nèi)壓力與注氣量成正比,隨注氣量增加而增加,最大注氣量為5 ml,最大壓力可達620 mmHg左右。 第四部分:改良小兒股動靜脈插管的動物實驗研究 一、實驗方法 1分組 40只比格犬隨機分為實驗組和對照組,各20只。兩組均行ASD修補術(shù)。 2手術(shù)方法 動物肌注麻醉誘導(dǎo)后,安置食道超聲心動圖(TEE),仰臥位固定在手術(shù)臺上,氣管插管,機械通氣。每隔1h,3 %戊巴比妥靜脈注射維持。消毒皮膚,暴露股動靜脈,實驗組采用股靜脈16/21 Fr雙極股靜脈插管,18Fr微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管,建立體外循環(huán),連接鼓泡式氧合器。在TEE指引下,內(nèi)球囊到達主動脈瓣上2 cm,經(jīng)通氣管注入氣體,壓力控制在350 mmHg左右,主動脈根部順行冷灌,心臟停跳。對照組采用16 Fr DLP小兒股動脈插管、20 Fr DLP小兒股靜脈插管和22 Fr DLP上腔靜脈插管建立體外循環(huán),經(jīng)胸壁孔伸入血管阻斷鉗,鏡下操作阻斷升主動脈,常規(guī)主動脈根部冷灌。在腔鏡下行ASD修補術(shù),手術(shù)完畢,實驗組通過管輸液管主動脈注入造影劑。輔助循環(huán)20 min,停機拔管,記錄術(shù)中各項常規(guī)數(shù)據(jù),手術(shù)結(jié)束后將動物處死。 3取材及電鏡標本的制備 立即剪取心、肺、腎及主動脈夾閉(或內(nèi)阻閉)段動脈,標本固定24 h。經(jīng)漂洗、固定、脫水、包埋、聚合后,制作70～80 mm超薄切片,用光學(xué)顯微鏡觀察其病理變化。主動脈內(nèi)膜再置入有支持膜的全銅網(wǎng)上,以5%水性醋酸鈉鈾染10 min,枸櫞酸鉛染5 min,用電鏡觀察超微結(jié)構(gòu)的改變。 二、結(jié)果 實驗組和對照組均成功建立體外循環(huán),心臟順利停跳,建立體外循環(huán)的時間分別為10.1±2.8 min和18.1±3.5 min;主動脈阻閉時間分別為14.7±2.9 min和16.7±3.2 min;手術(shù)時間分別為56.1±5.8 min和71.3±4.5 min,兩組之間均有統(tǒng)計學(xué)差異( P0.05 )。實驗組術(shù)中轉(zhuǎn)流量為1.35~3.05 L/min,泵壓61~178 mmHg;對照組轉(zhuǎn)流量為1.28~2.97 L/min,泵壓60~175 mmHg,兩組之間無統(tǒng)計學(xué)意義( P0.05 )。造影結(jié)果顯示:實驗組的內(nèi)球囊阻斷良好,無內(nèi)囊周圍分流和主動脈瓣膜返流,無內(nèi)球囊的移位,解剖主動脈及主動脈瓣膜未見明顯損傷。觀察兩組心、肺及腎標本的病理切片未見水腫、變性等明顯病理變化,說明兩種方法對各臟器功能無損傷,心肌保護良好。主動脈壁的電鏡結(jié)果說明微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)插管的球囊對主動脈內(nèi)膜無明顯損傷。 全文結(jié)論 1、我們采用醫(yī)用高分子聚氯乙烯(PVC)材料,自行改良設(shè)計研發(fā)了適合于小兒胸腔鏡心臟手術(shù)應(yīng)用的改良小兒股動脈插管、改良小兒雙極股靜脈插管和微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管,為開展各種胸腔鏡心臟手術(shù)提供有利的產(chǎn)品支持,填補了國內(nèi)的空白。 2、改良小兒胸腔鏡心臟手術(shù)股動靜脈插管對紅細胞的破壞程度很小,可明顯抑制血小板的黏附、活化、減少了血栓的發(fā)生,符合生物材料的溶血性要求。改良小兒股動靜脈插管材料血液相容性優(yōu)于DLP插管材料。皮內(nèi)刺激實驗和全身小鼠毒性急性實驗結(jié)果表明浸提液不引起皮膚刺激,沒有水腫及紅斑和焦痂形成,無毒副作用,符合ISO關(guān)于醫(yī)用材料的要求。 3、體外流體力學(xué)測試結(jié)果表明,改良小兒胸腔鏡股動靜脈插管體外流體力學(xué)性能良好,基本達到臨床要求,其改良設(shè)計是可行的。而且,微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管氣囊內(nèi)最大壓力可達620 mmHg左右,可以阻斷主動脈血流。 4、動物實驗結(jié)果說明經(jīng)股動脈、股靜脈建立微創(chuàng)體外循環(huán)的方法是可行的。年齡小和體重低的患兒或股動脈細,不能使用微創(chuàng)小兒主動脈內(nèi)球囊插管,也可以采用改良小兒雙極股靜脈插管和單腔股動脈插管的方法建立體外循環(huán)以減少創(chuàng)傷。 5、改良小兒胸腔鏡心臟外科股動靜脈插管對組織損傷小,節(jié)約了手術(shù)操作空間,縮短手術(shù)操作的時間,減少手術(shù)風(fēng)險性和對患者的創(chuàng)傷,是良好的手術(shù)器械,具有廣闊了應(yīng)用前景。
【圖文】：

第四軍醫(yī)大學(xué)碩士學(xué)位論文復(fù)雜，需主動脈根部縫荷包，插入冷灌針，而且并發(fā)癥較多，主動脈出血最為嚴重。為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，需提供一種適用于體重 30 kg 以下患兒在完全胸腔腔鏡心臟外科手術(shù)的小兒股動靜脈插管。本研究在原實驗研究的基礎(chǔ)上，對以往的股動靜脈插管進行了改良設(shè)計，并研制新一代小兒股動靜脈插管，為體重 30 kg 以下患兒實施微創(chuàng)心臟手術(shù)提供必備的手術(shù)器械。1 材料采用醫(yī)用高分子材料聚氯乙烯（PVC）為主要制作原料，材料組成配方包括：PVC樹脂、KXT、ESBO、CaST、液體鈣鋅、亞磷酸脂、細SiO2等。2 方法2.1 改良小兒股動脈插管的技術(shù)方案

第四軍醫(yī)大學(xué)碩士學(xué)位論文體外形，插管時可以擴張血管，引導(dǎo)順利插管。在使用過程中，先將插管管芯插于插管管身的內(nèi)腔中，然后將整個股動脈插管插入股動脈中，，旋開接頭，將插管管芯拔出，最后將接頭與供血裝置連接好，通過出血口將血液輸入動脈（見圖 1.1、1.2、1.3）。圖 1.3 改良小兒股動脈插管的管芯2.2 改良小兒股靜脈插管的技術(shù)方案
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：R726.5

【參考文獻】

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本文編號：2688914