本文關(guān)鍵詞：新型生物人工肝支持系統(tǒng)安全性及有效性的評估

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【摘要】：急性肝功能衰竭(acute hepatic failure, AHF)是原來無肝病者肝臟受損后短時間內(nèi)發(fā)生的嚴(yán)重臨床綜合征,發(fā)病急,死亡率高達(dá)80%,最常見的病因是病毒性肝炎。中國每年約有30至50萬病人最終死于肝臟衰竭。目前尚無特效治療方法,臨床最有效的治療方法是肝移植,但由于供肝的短缺,限制了肝移植的廣泛應(yīng)用。大部分急性肝衰竭的患者在等待肝移植的過程中死亡,因此研制可以替代肝臟功能的機(jī)器,使急性肝功能衰竭患者可以過渡到肝移植或肝細(xì)胞再生恢復(fù)其正常功能有重要意義。人工肝是治療肝衰竭患者的有效途徑。近年來,人工肝臟的研究取得了具大的進(jìn)展,從早期的機(jī)械型人工肝發(fā)展到生物型人工肝,再到如今的混合型生物人工肝。目前報道的生物人工肝系統(tǒng)包括：ELAD (Extracorporeal Liver Assist Device)、HepatAssist2000、MELS (Modular Extracorporeal Liver Support)、BLSS (Bio-artificial Liver Support System)、AMC-BAL (Amsterdam Medical Centre-BAL)、HBLSS等,但大部分尚處于試驗階段,沒有真正的進(jìn)入臨床應(yīng)用。本課題組經(jīng)過多年的努力,研發(fā)出了人工肝支持系統(tǒng)的原理型樣機(jī)和商品化樣機(jī),并通過西藏小型豬和猴子的實驗驗證了機(jī)器的穩(wěn)定性和安全性,本課題組在原有原理型樣機(jī)和商品化樣機(jī)的基礎(chǔ)上,通過對機(jī)電系統(tǒng),循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和在線檢測系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,并增加了冗余設(shè)計使機(jī)身更為小巧輕便,外觀更加美觀,開發(fā)出了新一代的人工肝支持系統(tǒng)臨床型樣機(jī)(ZHJ一2),其主要由雙向灌流旋轉(zhuǎn)式生物反應(yīng)器、血漿分離器、血液灌流器、氧合器和加熱器等組成；其具有獨特的特點：①.具有多種功能(肝腎支持功能)；②.具有多種治療模式；③.智能化、機(jī)能化,操作簡捷、方便；④.體型變小,重量變輕,易于運輸。主要包括以下內(nèi)容：一：新型生物人工肝支持系統(tǒng)安全性的評估；二：新型生物人工肝支持系統(tǒng)有效性的評估。第一章新型生物人工肝支持系統(tǒng)的安全性評估第一節(jié)新型生物人工肝支持系統(tǒng)體外循環(huán)實驗?zāi)康模和ㄟ^新型生物人工肝支持系統(tǒng)的體外循環(huán)實驗,初步評估該臨床型樣機(jī)的參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)穩(wěn)定性和污染性,為大動物的體內(nèi)循環(huán)實驗奠定基礎(chǔ)。方法：(1)管路的制作：根據(jù)機(jī)器各泵、相應(yīng)夾管閥和監(jiān)測系統(tǒng)的分布情況進(jìn)行新型生物人工肝管路設(shè)計制作,設(shè)計出人工肝的不同治療模式管路；(2)蠕動泵功能檢測：將管路安裝在各個蠕動泵上,分別設(shè)置50 ml/min、 100 ml/min的轉(zhuǎn)動速率,動靜脈管兩端置入盛有生理鹽水的量杯中,用生理鹽水預(yù)充管路,同時將管路中的空氣排空,然后把靜脈端放入1L的量杯中,按壓開始按鈕,運行3分鐘,用電子秤稱量其重量,用來評估蠕動泵實際轉(zhuǎn)運速率是否符合機(jī)器所設(shè)定的速率和并估算其精度；(3)利用局部法和整體法測定各種治療模式管路以及血漿分離器、血液灌流器、生物反應(yīng)器等的預(yù)充量；(4)通過密閉式水循環(huán)實驗,評估機(jī)器各個報警系統(tǒng)是否正常工作,評估管路有無破膜、漏血和有無氣泡產(chǎn)生等；并評估機(jī)器的耐力性及其污染性(連續(xù)運行120h)。(5)統(tǒng)計學(xué)方法：采用SPSS21.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行處理,計量資料用χ±s表示,多樣本間均數(shù)比較采用單向方差分析及t檢驗,檢驗水準(zhǔn)α=0.05,以P0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果：成功制作了不同治療模式的管路；所有蠕動泵功能正常；預(yù)充量測定結(jié)果顯示：血液灌流模式管路的預(yù)充量約為130ml,生物管路約為240ml,混合模式管路約為250ml,CRRT模式管路約為200ml,血漿分離器約為200ml,生物反應(yīng)罐預(yù)充量約為250ml,血液灌流器約為200ml,氧合器約為50ml；血液灌流模式預(yù)充量約為530ml,生物模式預(yù)充量約為945ml,混合模式預(yù)充量約為950ml,CRRT模式預(yù)充量約為400ml。在密閉式水循環(huán)試驗中,未發(fā)現(xiàn)氣泡產(chǎn)生,未發(fā)現(xiàn)管路爆破,未見漏水等情況；各檢測器(血容流不足檢測器,漏血檢測器和氣泡檢測器)均正常運行；機(jī)器在連續(xù)運行120h的過程中,機(jī)器耐受性良好,機(jī)器未出現(xiàn)故障(意外短路,突然停止等),各個壓力值穩(wěn)定,內(nèi)毒素測定結(jié)果均5.0 EU/ml；動、靜脈端需氧、厭氧菌培養(yǎng)未見細(xì)菌生長,密閉式循環(huán)安全穩(wěn)定。第二節(jié)新型生物人工肝支持系統(tǒng)體內(nèi)循環(huán)實驗?zāi)康模和ㄟ^新型生物人工肝支持系統(tǒng)的體內(nèi)循環(huán)實驗進(jìn)一步評估人工肝治療模式的選擇及參數(shù)設(shè)置、評估大動物實驗的安全性和穩(wěn)定性,為機(jī)器有效性的評估打下基礎(chǔ),提供技術(shù)支持。方法：(1)模型制備：動物購買后適應(yīng)性喂養(yǎng)7天,實驗前禁食12 h。采用速眠新Ⅱ肌肉注射誘導(dǎo)麻醉+股靜脈持續(xù)泵入丙泊酚聯(lián)合麻醉,麻醉后,平臥位并用繃帶固定四肢,于腹股溝區(qū)和頸靜脈區(qū)備皮、消毒鋪單。切開皮膚和皮下組織,解剖分離股動靜脈和頸靜脈,然后行股動脈(深靜脈管)和頸內(nèi)靜脈(血液透析雙腔管)置管。(2)模型上機(jī)：西藏小型豬上機(jī)前,裝載管路和濾器,并用肝素鹽水循環(huán)半小時,然后用羥乙基淀粉預(yù)充管路,經(jīng)股靜脈雙腔管給予地塞米松5 mg,非那根25 mg肌肉注射,經(jīng)雙腔管給予首劑肝素(250U/kg),打開肝素泵,按50U/kg.h追加肝素,時時監(jiān)測APTT,根據(jù)APTT值調(diào)整肝素泵的速率。血泵流速設(shè)置為50 ml/min,分漿泵流速設(shè)置為15 ml/min,循環(huán)泵流速設(shè)置為15ml/min、反應(yīng)器循環(huán)周期為75s。然后進(jìn)行心電監(jiān)護(hù),監(jiān)測實驗中動物的生命體征(包括ECG、心率、呼吸頻率和血氧飽和度)；每頭模型豬上機(jī)治療8小時,記錄入漿壺壓、靜脈壓和跨膜壓(2h/次),時時監(jiān)測西藏小型豬的動脈血壓、血氧飽和度、心率、呼吸、心電圖。治療過程中,輸入0.9%生理鹽水100 ml進(jìn)行沖管(2h/次),以防止濾器和管路堵塞,密切觀察西藏小型豬的胸廓起伏和生命體征的變化,同時從實驗開始第0、4h、8h股靜脈采血行血培養(yǎng)、內(nèi)毒素測定。實驗豬下機(jī)后,繼續(xù)觀察實驗豬的飲食、飲水和生命體征變化。(3)統(tǒng)計學(xué)方法：采用SPSS21.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行處理,計量資料用χ±s表示,多樣本間均數(shù)比較采用單向方差分析及t檢驗,檢驗水準(zhǔn)α=0.05,以P0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果：所有西藏小型豬均存活。實驗中未見心電圖、血壓異常、出血、抽搐和發(fā)熱等不良反應(yīng)。治療后未發(fā)現(xiàn)切口感染、出血和發(fā)熱等并發(fā)癥。機(jī)器在試驗過程中運行正常,未發(fā)現(xiàn)管漏血、管路破裂和破膜等情況,在實驗第0h、4h、8h取樣進(jìn)行內(nèi)毒素檢測的結(jié)果均小于0.5 EU/ml,血培養(yǎng)結(jié)果顯示未發(fā)現(xiàn)細(xì)菌生長。西藏小型豬在實驗過程中,各時間點血氧飽和度、呼吸頻率均數(shù)間無顯著性差異(P0.05),第8 h血氧飽和度和呼吸頻率與0 h相比有顯著性差異P0.05；第4 h心率和平均動脈與0h相比有顯著性差異PO.05,血氧飽和度、呼吸頻率、平均動脈壓和心率樣本均數(shù)均能維持相對穩(wěn)定狀態(tài)。入漿壺壓、靜脈壓及跨膜壓均滿足方差齊性,經(jīng)方差分析發(fā)現(xiàn)靜脈壓6h、8h與0h比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P0.05)；跨膜壓和入漿壺壓各時間點與0h比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。第二章’新型生物人工肝支持系統(tǒng)有效性的評估目的：通過救治西藏小型豬和食蟹猴急性腎衰模型進(jìn)一步對其安全性和有效性進(jìn)行評估,為新型生物人工肝支持系統(tǒng)進(jìn)入臨床試驗打下基礎(chǔ),提供經(jīng)驗。方法：(1)西藏小型豬腎衰模型構(gòu)建：動物購買后適應(yīng)性喂養(yǎng)7天,實驗前禁食12 h。采用速眠新Ⅱ肌肉注射誘導(dǎo)麻醉+股靜脈持續(xù)泵入丙泊酚聯(lián)合麻醉,麻醉后,平臥位并用繃帶固定四肢,于腹股溝區(qū)備皮、消毒鋪單。切開皮膚和皮下組織,解剖分離股動靜脈,然后行股靜脈(血液透析雙腔管)置管。進(jìn)行膀胱造瘺以便于計算尿量,抽血進(jìn)行腎功能(肌酐,尿素)檢測,雙側(cè)腎區(qū)備皮消毒,用利多卡因行局部浸潤麻醉,逐層打開腹腔,暴露雙側(cè)腎臟,解剖分離腎動脈,結(jié)扎雙側(cè)腎動脈；消毒關(guān)腹,將模型豬放入飼養(yǎng)室,給予補液,靜待其蘇醒,術(shù)后于12h和24h取血檢測腎功能。人工肝上機(jī)治療：西藏小型豬腎衰模型制備好后,模型豬上機(jī)前,所有管路和濾器先用肝素鹽水循環(huán)半小時,再用羥乙基淀粉預(yù)充管路,給予靜脈注射地米5mg和肌肉注射非那根25mg,經(jīng)雙腔管給予首劑肝素(250U/kg),打開肝素泵,按50U · kg-1 · h-1追加肝素,時時監(jiān)測APTT,根據(jù)APTT值調(diào)整肝素菜的速率,治療結(jié)束前半小時停止追加肝素。血泵流速設(shè)置為50ml/min,棄漿泵流速設(shè)置為10ml/min,返漿泵流速設(shè)置為5ml/min,補液泵流速設(shè)置為5ml/min,超濾率為20%。然后進(jìn)行心電監(jiān)護(hù),監(jiān)測實驗中動物的生命體征(包括ECG、心率、呼吸頻率和血氧飽和度)。每頭模型豬上機(jī)治療8小時,記錄靜脈壓和跨膜壓(2h/次),時時監(jiān)測豬的動脈血壓、血氧飽和度、心率、呼吸、ECG。治療過程中,輸入0.9%生理鹽水100ml進(jìn)行沖管(2h/次),以防止濾器和管路堵塞,密切觀察豬的胸廓起伏、生命體征的變化。同時從實驗開始第0、4h、8h股靜脈采血行血培養(yǎng)、內(nèi)毒素、腎功能和電解質(zhì)檢測。治療結(jié)束后,繼續(xù)觀察實驗豬飲食、飲水、生命體征變化。(2)食蟹猴腎衰模型的構(gòu)建：動物購買后適應(yīng)性喂養(yǎng)7天,實驗前禁食12 h。采用氯胺酮肌肉注射誘導(dǎo)麻醉+氣管插管異氟烷吸入聯(lián)合麻醉,麻醉后,平臥位并用繃帶固定四肢,于腹股溝區(qū)備皮、消毒鋪單。切開皮膚和皮下組織,解剖分離股動靜脈,然后行股靜脈(血液透析雙腔管)置管。進(jìn)行膀胱造瘺以便于計算尿量,抽血進(jìn)行腎功能(肌酐,尿素)檢測,雙側(cè)腎區(qū)備皮消毒,用利多卡因行局部浸潤麻醉,逐層打開腹腔,暴露雙側(cè)腎臟,解剖分離腎動脈,結(jié)扎雙側(cè)腎動脈；消毒關(guān)腹,將模型食蟹猴放入飼養(yǎng)室,給予補液,靜待其蘇醒,術(shù)后于12h和24h取血檢測腎功能。人工肝上機(jī)治療：食蟹猴腎衰模型制備好后,模型猴上機(jī)前,所有管路和濾器先用肝素鹽水循環(huán)半小時,再用羥乙基淀粉預(yù)充管路,給予靜脈注射地塞米松5mg和肌肉注射非那根25mg,經(jīng)雙腔管給予首劑肝素(250U/kg),打開肝素泵,按50U.kg-1·h-1追加肝素,監(jiān)測活化APTT(2h/次),根據(jù)APTT值調(diào)整肝素泵的速率,治療結(jié)束前半小時停止追加肝素。血泵流速設(shè)置為32ml/min,棄漿泵流速設(shè)置為8ml/min,返漿泵流速設(shè)置為4ml/min,補液泵流速設(shè)置為4ml/min,超濾率為25%。然后進(jìn)行心電監(jiān)護(hù),監(jiān)測實驗中動物的生命體征(包括ECG、心率、呼吸頻率和血氧飽和度)。每頭模型猴治療6小時,記錄靜脈壓、跨膜壓,動態(tài)監(jiān)測食蟹猴的動脈血壓、血氧飽和度、心率、呼吸、心電圖。治療過程中,密切注意食蟹猴的胸廓起伏、生命體征的變化；同時從實驗開始第0、3h、6h股靜脈采血行血培養(yǎng)、內(nèi)毒素、腎功能和電解質(zhì)檢測。治療結(jié)束后,繼續(xù)觀察食蟹猴飲食、飲水、生命體征變化。(3)統(tǒng)計學(xué)方法：采用SPSS21.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行處理,計量資料用χ±s表示,多樣本間均數(shù)比較采用單向方差分析及t檢驗,檢驗水準(zhǔn)α=0.05,以P0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果：實驗中實驗組西藏小型豬和食蟹猴經(jīng)過新型生物人工肝支持系統(tǒng)的治療后,各項生化指標(biāo)緩慢下降,上機(jī)過程中未見血壓異常、抽搐、透析綜合癥、發(fā)熱和出血(凝血異常)等不良反應(yīng)。治療后未見發(fā)熱、切口感染和出血等并發(fā)癥。對照組西藏小型豬和食蟹猴的一般情況持續(xù)惡化,生化指標(biāo)逐漸升高。西藏小型豬實驗過程中于0h、4h、8h和食蟹猴于0h、3h、6h抽血所測得的內(nèi)毒素結(jié)果均小于0.5EU/ml,血培養(yǎng)結(jié)果顯示培養(yǎng)未見細(xì)菌生長。機(jī)器各項壓力監(jiān)測穩(wěn)定,動物生命體征平穩(wěn)。結(jié)論：我們成功制作出了新型生物人工肝支持系統(tǒng)不同治療模式的管路,并通過相應(yīng)管路測定出了不同治療模式下的管路的預(yù)充量,檢測了機(jī)器蠕動泵功能及各監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性,進(jìn)行了密閉式水循環(huán)實驗,證實了該機(jī)器的體外安全性。成功利用西藏小型豬進(jìn)行了體內(nèi)循環(huán)實驗,驗證了新型生物人工肝支持系統(tǒng)的體內(nèi)安全性及穩(wěn)定性,為該機(jī)器的有效性評估及臨床試驗提供了重要的經(jīng)驗。成功構(gòu)建了西藏小型豬及食蟹猴的急性腎衰模型,并用新型生物人工肝支持系統(tǒng)進(jìn)行治療,進(jìn)一步驗證了該機(jī)器的安全性、穩(wěn)定性及有效性。為下一步進(jìn)行肝衰模型救治和臨床試驗提供了重要經(jīng)驗和技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】：生物人工肝 西藏小型豬 食蟹猴 腎衰 安全性 有效性
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.14;R575.3
【目錄】：

• 摘要3-10
• ABSTRACT10-20
• 前言20-22
• 第一章 新型生物人工肝支持系統(tǒng)安全性的評估22-49
• 第一節(jié) 新型生物人工肝支持系統(tǒng)體外循環(huán)實驗22-40
• 1 材料與儀器22-23
• 2 方法23-29
• 3. 結(jié)果29-37
• 4. 討論37-40
• 第二節(jié) 新型生物人工肝支持系統(tǒng)體內(nèi)循環(huán)實驗40-49
• 1. 材料與儀器40-41
• 2. 方法41-42
• 3. 結(jié)果42-46
• 4. 討論46-49
• 第二章 新型生物人工肝支持系統(tǒng)有效性的評估49-65
• 1、材料與儀器50-51
• 2、方法51-54
• 3、結(jié)果54-62
• 4、討論62-65
• 全文總結(jié)65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 攻讀碩士期間的成果71-72
• 致謝72-73

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6 高森;新型混合性生物人工肝體外功能和安全性研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2010年

7 簡國登;新型人源細(xì)胞混合型生物人工肝構(gòu)建和評價[D];南方醫(yī)科大學(xué);2011年

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本文編號：572671