評估0.1 mm PTFE生物相容性的新西蘭兔實驗?zāi)Ｐ?/h1>
2017-08-21 08:55:20張惠鋒閆憲剛陶麒麟
復(fù)旦學(xué)報(醫(yī)學(xué)版) 2017年4期
張惠鋒 葉 明 閆憲剛 陳 綱 陶麒麟 賈 兵
(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院心血管中心 上海 201102)
評估0.1 mm PTFE生物相容性的新西蘭兔實驗?zāi)Ｐ?/p>
張惠鋒 葉 明 閆憲剛 陳 綱 陶麒麟 賈 兵△
(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院心血管中心 上海 201102)
目的 建立評估0.1 mm聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)新型肺動脈瓣材料生物相容性實驗的新西蘭兔實驗?zāi)Ｐ?。方?選取42只3 kg左右的新西蘭成年兔,應(yīng)用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注麻醉,部分上段開胸,右心室流出道預(yù)置荷包,0.1 mm PTFE瓣膜材料經(jīng)荷包中央小切口植入右心室,收緊荷包并打結(jié)完成操作,術(shù)后給予吸氧監(jiān)護直至完全清醒。結(jié)果 42只新西蘭成年兔接受了手術(shù),死亡6只,其中2只死于麻醉藥物的探索階段,1只死于術(shù)后氣胸,其余3只分別于術(shù)后5天、7天和8天死亡。經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)植入瓣膜材料周圍有血栓形成,調(diào)整術(shù)后抗凝治療方案后無死亡發(fā)生。其余36只新西蘭成年兔體重增長,完成整個實驗過程。結(jié)論 新西蘭兔適合作為0.1 mm PTFE瓣膜材料生物相容性研究的動物模型,優(yōu)點是避免了氣管插管和體外循環(huán),氣胸發(fā)生率低。
心瓣膜; 生物相容性; 聚四氟乙烯; 新西蘭兔
0.1 mm PTFE能否作為新型肺動脈瓣的瓣膜材料,首先要評估0.1 mm PTFE的生物相容性,而評估生物相容性的關(guān)鍵是建立適合的動物模型。所謂適合的動物模型就是要盡量接近和模擬人體內(nèi)環(huán)境。根據(jù)本實驗的目的,需要將瓣膜材料植入右室流出道或者肺動脈中,常用的皮下包埋法[1]顯然無法滿足本實驗的要求。而以往心臟實驗對象多采用豬犬羊等大型哺乳動物,不僅需要開胸手術(shù)、氣管插管和機械通氣[2-3]、甚至體外循環(huán),還需要大型的實驗儀器和專業(yè)人員的配合;術(shù)后面臨著循環(huán)呼吸功能不全、氣胸、出血等問題[4],嚴重影響實驗后動物的生存率。當(dāng)前,實驗動物日趨小型化,我們選擇新西蘭成年兔作為實驗對象,并探索實驗方法,建立瓣膜材質(zhì)生物相容性的動物實驗?zāi)Ｐ?并完成評估。
材 料 和 方 法
實驗材料 本實驗所用0.1 mm PTFE薄片由美國戈爾公司提供,復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院動物實驗房提供實驗場所、實驗操作臺、消毒手術(shù)器械以及縫線等。所用藥物氯胺酮由福建古田藥業(yè)有限公司生產(chǎn),右美托嘧啶針劑由江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司生產(chǎn),肝素針劑由山東棗莊賽諾康生化股份有限公司生產(chǎn),阿司匹林片劑由安徽東盛制藥有限公司生產(chǎn)。
實驗對象 42只3 kg左右的新西蘭成年兔由上海市青浦動物飼養(yǎng)站提供,均具備動物檢疫合格證。
實驗步驟 取3 kg左右的新西蘭成年兔,采用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注麻醉。麻醉生效后,將新西蘭兔四肢固定于動物操作臺上,胸部朝上,給予鼻罩吸氧。剪除頸部和胸骨上部的兔毛,常規(guī)消毒鋪巾后,自胸骨上凹起始縱形正中切開胸部上1/3皮膚,小心鈍性分離胸骨后間隙,緊貼胸骨左緣剪斷第1～3肋骨,如果出現(xiàn)肋間動脈出血,可給予5-0聚丙烯縫線縫扎。應(yīng)用胸骨撐開器撐開胸骨,暴露心包,剪開上部心包,顯露肺總動脈和右心室流出道表面。靜脈給予肝素1 mg/kg后,在右心室流出道預(yù)置荷包,在荷包中央切開一小口,同時拉緊荷包控制出血,在8 mm×3 mm的0.1 mm PTFE薄片尾端預(yù)置5-0聚丙烯縫線,前端通過切口塞入右心室,收緊荷包并打結(jié),將薄片尾端固定于右心室表面,縫合肋骨,逐層縫合肌層和皮膚。術(shù)后給予吸氧監(jiān)護直至完全清醒,一般需要2～3 h (圖1、2)。
術(shù)前應(yīng)用頭孢類抗生素每天1次,每次100 mg/kg,術(shù)后連續(xù)應(yīng)用3天。自術(shù)后第1天起連續(xù)7天給予肝素1 mg/kg皮下注射,每天1次,此后改為阿司匹林5 mg/kg口服,每天1次。
結(jié) 果
42只新西蘭成年兔全部接受了手術(shù),死亡6只,均發(fā)生于實驗早期,即實驗的探索階段,究其原因如下:
麻醉 麻醉是動物模型建立成功的前提,由于無氣管插管和機械輔助通氣,同時需要剪斷部分肋骨,對于麻醉要求高。本組中因麻醉死亡2只,分別應(yīng)用25%烏拉坦4 mL/kg肌注+10%水合氯醛腹腔內(nèi)注射,氯胺酮35 mg/kg+咪唑安定0.2 mg/kg肌注[5-7],均無法達到手術(shù)要求,在增加藥物過程中出現(xiàn)呼吸抑制而死亡。直至采用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注[8],可以維持麻醉2～3 h,對呼吸幾乎無影響,同時鎮(zhèn)痛效果好,完全耐受切皮,剪斷肋骨,牽拉心臟等刺激,符合本實驗的要求。
氣胸 1只新西蘭兔在術(shù)后蘇醒期間死亡,手術(shù)后主要表現(xiàn)為氣促和吸凹,考慮為氣胸所致。在鈍性分離胸骨后間隙時,由于分離過廣,容易損傷左側(cè)胸膜,造成左側(cè)氣胸。因此,在分離胸骨后間隙時盡量小心仔細,不需要過多分離,避免氣胸。
血栓形成 3只新西蘭兔分別于術(shù)后5天、7天和8天死亡,經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)傷口及縱隔均無感染,打開右心室發(fā)現(xiàn)植入的材料周圍有血栓形成(圖3)?？赡芘c抗凝治療不足有關(guān),手術(shù)當(dāng)日肝素皮下注射,第2天開始口服阿司匹林,將其溶于飲水中。但是術(shù)后早期新西蘭兔仍存在進食不佳等術(shù)后不良反應(yīng),故口服阿司匹林并未起到有效的抗凝作用。此后調(diào)整抗凝方案,在術(shù)后應(yīng)用肝素1 mg/kg,每天1次肌注,1周后再改用阿司匹林口服,未再發(fā)生死亡。
A:The one third upper skin was opened and the first,second and third rib were divided closely to the left edge of the stern. B:The main pulmonary artery and right ventricle was exposed after the pericardium was incised.C:Suture line was put to the surface of right ventricular outflow tract.D:A small hole was made in the middle of suture line with the blade. E:The 0.1 mm PTFE strip was put into the right ventricle through the small hole.F:The suture line was tightened.RVOT:Right ventricular outflow tract.
圖1 瓣膜材料(0.1 mm PTFE)植入示意圖
Fig 1 The diagram of valve material (0.1 mm PTFE) implantation
A:Exposure for pulmonary artery and right ventricular flow tract;B:Accomplished.
圖2 新西蘭兔模型
Fig 2 The model of New Zealand rabbit
A:Thrombosis was detected inside right ventricle;B:Thrombosis was detected on the surface of 0.1 mm PTFE.
圖3 死亡新西蘭兔的解剖探查
Fig 3 Anatomical detection of the dead rabbits
討 論
近年來,新西蘭兔越來越多地應(yīng)用于心臟動物模型的研究[9-10],源于其成本低、溫順易飼養(yǎng)和存活率高的特點。我們經(jīng)過不斷摸索,選擇新西蘭兔來作為心臟實驗的動物模型,應(yīng)用部分開胸,通過0.1 mm PTFE瓣膜材料植入的方法來評估其作為肺動脈瓣膜的生物相容性,相比于傳統(tǒng)的動物模型具有明顯優(yōu)勢。
我們將0.1 mm PTFE植入于新西蘭兔右心室流出道來模擬人體右心系統(tǒng)血流環(huán)境。傳統(tǒng)的材料相容性研究多采用小鼠為實驗對象,并采用皮下包埋的方式進行[11]。雖然手術(shù)簡單,但是其結(jié)果無法真實反映瓣膜材料在搏動性血流中的相容性程度。然而,在右心系統(tǒng)環(huán)境中血流相對緩慢、壓力低、未氧合血流的血黏度較高,這些都是包埋手術(shù)所無法模擬的。主流的動物模型采用豬、犬、羊等偏大型的哺乳動物,不僅手術(shù)創(chuàng)傷大,而且容易損傷胸膜,死亡率高,多數(shù)需要氣管插管及呼吸機正壓通氣[12]。由于動物的口腔深,氣道開口偏上靠后,給氣管插管帶來極大的難度,部分動物因反復(fù)氣管插管造成氣道出血或穿孔而死亡。采用氣管切開插管的方法,雖然解決了經(jīng)口腔插管面臨的難題,但是多數(shù)動物在實驗后不能存活,顯然不適用本研究的要求。
部分開胸的嘗試 完全開胸會極大影響實驗動物的呼吸,同時極易損傷胸膜從而造成氣胸,需要氣管插管來維持呼吸,增加了實驗難度。能否部分切開胸骨,盡量避免對呼吸的影響？本實驗?zāi)康氖菫榱嗽u估和篩選肺動脈瓣的瓣膜材料,主要手術(shù)范圍局限于右心室流出道,而并不需要完全顯露整個心臟,這使部分開胸[13]的設(shè)想成為可能。因此,我們初步設(shè)想從胸骨上凹處起始縱形切開上1/3胸骨。但是,新西蘭兔的胸骨非常狹窄,凸起而堅硬,很難按照傳統(tǒng)心臟手術(shù)從胸骨中央剪開。我們采用貼近胸骨剪斷肋骨的辦法,切斷第1～3肋骨,能更好地顯露右心室流出道,同時可以避開胸膜,降低氣胸的發(fā)生。
右心室流出道荷包法植入 傳統(tǒng)切開右心室或者肺動脈血管來放置0.1 mm PTFE瓣膜材料的方法會導(dǎo)致較多出血,而且需要體外循環(huán)。而預(yù)置荷包能夠控制出血,避免了體外循環(huán),很好地解決了這個問題。初期我們選擇在主肺動脈處預(yù)置荷包,但是由于新西蘭兔的肺動脈壁極其薄,荷包預(yù)置造成的針眼出血無法控制。因此我們選擇右心室流出道,該處為心肌裸區(qū),無冠狀動脈分布。預(yù)置荷包操作簡單,無明顯出血。同時,我們將0.1 mm PTFE裁剪成8 mm×3 mm的長方形便于植入,并在尾端預(yù)置5-0聚丙烯縫線,植入后將瓣膜材料固定于右心室,避免植入后脫落造成肺動脈栓塞。
抗凝治療的調(diào)整 初期應(yīng)用肝素皮下注射1天,口服阿司匹林替代的抗凝治療并未達到很好的效果,3只新西蘭兔死于血栓。據(jù)報道相比于人類,新西蘭兔具有更加亢進的凝血功能[14],纖維蛋白原含量和血黏度高。同時右心系統(tǒng)存在壓力低、血流相對緩慢、未氧合血中增加了血液的黏稠度,更易發(fā)生血栓。我們發(fā)現(xiàn)在術(shù)后3天內(nèi)新西蘭兔食欲減退,飲水少,不能完成阿司匹林的口服劑量。因此,我們調(diào)整了抗凝方案,給予肝素1 mg/kg皮下注射,每天1次,1周后改為口服阿司匹林,未再發(fā)生新西蘭兔死亡。
當(dāng)前,實驗動物模型日趨小型化,許多學(xué)者通過改良實驗?zāi)Ｐ?創(chuàng)造實驗條件,在小動物實驗中完成了模型的建立,取得了良好的效果,降低了實驗的成本。但是,心臟實驗?zāi)Ｐ腿匀欢嗖捎幂^大型的哺乳動物。我們通過不斷嘗試和探索,應(yīng)用成年新西蘭兔,采用部分開胸和右心室荷包植入的方法,避免了氣管插管、體外循環(huán)和氣胸的發(fā)生。我們應(yīng)用該動物模型來評估0.1 mm PTFE瓣膜材料的生物相容性,并可以用于其他右心室植入手術(shù)的實驗研究,例如經(jīng)右心室肺動脈瓣支架植入的實驗等,具有較廣闊的應(yīng)用前景。
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A novel experimental model of New Zealand rabbit for the biocompatible assessment of 0.1 mm PTFE
ZHANG Hui-feng, YE Ming, YAN Xian-gang, CHEN Gang, TAO Qi-lin, JIA Bing△
(DepartmentofCardiovascularSurgery,Children’sHospital,FudanUniversity,Shanghai201102,China)
Objective To establish a novel experimental model of New Zealand rabbit to assess the biocompatibility of 0.1 mm polytetrafluoroethylene (PTFE),a novel material of pulmonary valve.Methods Forty-two adult New Zealand rabbits about 3 kg were selected to give 35 mg/kg ketamine and 0.25 mg/kg dexmedetomidine intramuscularly for the anesthesia.The chest was open to expose the upper segment.The surface of right ventricular outflow tract (RVOT) was exposed after the pericardium was opened partially.The valve material (0.1 mm PTFE) was inserted into the right ventricle via the central mini-incision.Then the skin was closed and the rabbits were recoved with the oxygen inhalation. Results Forty-two adult New Zealand rabbits accepted the operation.Six rabbits died during the early period due to the inappropriate anesthesia drug (n=2),pneumothorax (n=1) and thrombosis (n=3),which occurred the 5th,7thand 8thpostoperative day.The anticoagulation treatment was adjusted to solve the thrombosis problem.Thirty-six rabbits survived for several months with weight increase until the experiment was finished. Conclusions The experimental model of New Zealand rabbit is appropriate for the biocompatible assessment of 0.1 mm PTFE.The advantage is to avoid intubation and cardiopulmonary bypass (CPB) and to decrease the pneumothorax.
cardiac valve; biocompatibility; polytetrafluoroethylene; New Zealand rabbit
R654.2
A
10.3969/j.issn.1672-8467.2017.04.019
2016-06-21;編輯:沈玲)
△Corresponding author E-mail:jiabing2012@hotmail.com
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(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院心血管中心 上海 201102)
評估0.1 mm PTFE生物相容性的新西蘭兔實驗?zāi)Ｐ?/p>
張惠鋒 葉 明 閆憲剛 陳 綱 陶麒麟 賈 兵△
(復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院心血管中心 上海 201102)
目的 建立評估0.1 mm聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)新型肺動脈瓣材料生物相容性實驗的新西蘭兔實驗?zāi)Ｐ?。方?選取42只3 kg左右的新西蘭成年兔,應(yīng)用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注麻醉,部分上段開胸,右心室流出道預(yù)置荷包,0.1 mm PTFE瓣膜材料經(jīng)荷包中央小切口植入右心室,收緊荷包并打結(jié)完成操作,術(shù)后給予吸氧監(jiān)護直至完全清醒。結(jié)果 42只新西蘭成年兔接受了手術(shù),死亡6只,其中2只死于麻醉藥物的探索階段,1只死于術(shù)后氣胸,其余3只分別于術(shù)后5天、7天和8天死亡。經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)植入瓣膜材料周圍有血栓形成,調(diào)整術(shù)后抗凝治療方案后無死亡發(fā)生。其余36只新西蘭成年兔體重增長,完成整個實驗過程。結(jié)論 新西蘭兔適合作為0.1 mm PTFE瓣膜材料生物相容性研究的動物模型,優(yōu)點是避免了氣管插管和體外循環(huán),氣胸發(fā)生率低。
心瓣膜; 生物相容性; 聚四氟乙烯; 新西蘭兔
0.1 mm PTFE能否作為新型肺動脈瓣的瓣膜材料,首先要評估0.1 mm PTFE的生物相容性,而評估生物相容性的關(guān)鍵是建立適合的動物模型。所謂適合的動物模型就是要盡量接近和模擬人體內(nèi)環(huán)境。根據(jù)本實驗的目的,需要將瓣膜材料植入右室流出道或者肺動脈中,常用的皮下包埋法[1]顯然無法滿足本實驗的要求。而以往心臟實驗對象多采用豬犬羊等大型哺乳動物,不僅需要開胸手術(shù)、氣管插管和機械通氣[2-3]、甚至體外循環(huán),還需要大型的實驗儀器和專業(yè)人員的配合;術(shù)后面臨著循環(huán)呼吸功能不全、氣胸、出血等問題[4],嚴重影響實驗后動物的生存率。當(dāng)前,實驗動物日趨小型化,我們選擇新西蘭成年兔作為實驗對象,并探索實驗方法,建立瓣膜材質(zhì)生物相容性的動物實驗?zāi)Ｐ?并完成評估。
材 料 和 方 法
實驗材料 本實驗所用0.1 mm PTFE薄片由美國戈爾公司提供,復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院動物實驗房提供實驗場所、實驗操作臺、消毒手術(shù)器械以及縫線等。所用藥物氯胺酮由福建古田藥業(yè)有限公司生產(chǎn),右美托嘧啶針劑由江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司生產(chǎn),肝素針劑由山東棗莊賽諾康生化股份有限公司生產(chǎn),阿司匹林片劑由安徽東盛制藥有限公司生產(chǎn)。
實驗對象 42只3 kg左右的新西蘭成年兔由上海市青浦動物飼養(yǎng)站提供,均具備動物檢疫合格證。
實驗步驟 取3 kg左右的新西蘭成年兔,采用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注麻醉。麻醉生效后,將新西蘭兔四肢固定于動物操作臺上,胸部朝上,給予鼻罩吸氧。剪除頸部和胸骨上部的兔毛,常規(guī)消毒鋪巾后,自胸骨上凹起始縱形正中切開胸部上1/3皮膚,小心鈍性分離胸骨后間隙,緊貼胸骨左緣剪斷第1～3肋骨,如果出現(xiàn)肋間動脈出血,可給予5-0聚丙烯縫線縫扎。應(yīng)用胸骨撐開器撐開胸骨,暴露心包,剪開上部心包,顯露肺總動脈和右心室流出道表面。靜脈給予肝素1 mg/kg后,在右心室流出道預(yù)置荷包,在荷包中央切開一小口,同時拉緊荷包控制出血,在8 mm×3 mm的0.1 mm PTFE薄片尾端預(yù)置5-0聚丙烯縫線,前端通過切口塞入右心室,收緊荷包并打結(jié),將薄片尾端固定于右心室表面,縫合肋骨,逐層縫合肌層和皮膚。術(shù)后給予吸氧監(jiān)護直至完全清醒,一般需要2～3 h (圖1、2)。
術(shù)前應(yīng)用頭孢類抗生素每天1次,每次100 mg/kg,術(shù)后連續(xù)應(yīng)用3天。自術(shù)后第1天起連續(xù)7天給予肝素1 mg/kg皮下注射,每天1次,此后改為阿司匹林5 mg/kg口服,每天1次。
結(jié) 果
42只新西蘭成年兔全部接受了手術(shù),死亡6只,均發(fā)生于實驗早期,即實驗的探索階段,究其原因如下:
麻醉 麻醉是動物模型建立成功的前提,由于無氣管插管和機械輔助通氣,同時需要剪斷部分肋骨,對于麻醉要求高。本組中因麻醉死亡2只,分別應(yīng)用25%烏拉坦4 mL/kg肌注+10%水合氯醛腹腔內(nèi)注射,氯胺酮35 mg/kg+咪唑安定0.2 mg/kg肌注[5-7],均無法達到手術(shù)要求,在增加藥物過程中出現(xiàn)呼吸抑制而死亡。直至采用氯胺酮35 mg/kg和右旋美托咪啶0.25 mg/kg肌注[8],可以維持麻醉2～3 h,對呼吸幾乎無影響,同時鎮(zhèn)痛效果好,完全耐受切皮,剪斷肋骨,牽拉心臟等刺激,符合本實驗的要求。
氣胸 1只新西蘭兔在術(shù)后蘇醒期間死亡,手術(shù)后主要表現(xiàn)為氣促和吸凹,考慮為氣胸所致。在鈍性分離胸骨后間隙時,由于分離過廣,容易損傷左側(cè)胸膜,造成左側(cè)氣胸。因此,在分離胸骨后間隙時盡量小心仔細,不需要過多分離,避免氣胸。
血栓形成 3只新西蘭兔分別于術(shù)后5天、7天和8天死亡,經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)傷口及縱隔均無感染,打開右心室發(fā)現(xiàn)植入的材料周圍有血栓形成(圖3)?？赡芘c抗凝治療不足有關(guān),手術(shù)當(dāng)日肝素皮下注射,第2天開始口服阿司匹林,將其溶于飲水中。但是術(shù)后早期新西蘭兔仍存在進食不佳等術(shù)后不良反應(yīng),故口服阿司匹林并未起到有效的抗凝作用。此后調(diào)整抗凝方案,在術(shù)后應(yīng)用肝素1 mg/kg,每天1次肌注,1周后再改用阿司匹林口服,未再發(fā)生死亡。
A:The one third upper skin was opened and the first,second and third rib were divided closely to the left edge of the stern. B:The main pulmonary artery and right ventricle was exposed after the pericardium was incised.C:Suture line was put to the surface of right ventricular outflow tract.D:A small hole was made in the middle of suture line with the blade. E:The 0.1 mm PTFE strip was put into the right ventricle through the small hole.F:The suture line was tightened.RVOT:Right ventricular outflow tract.
圖1 瓣膜材料(0.1 mm PTFE)植入示意圖
Fig 1 The diagram of valve material (0.1 mm PTFE) implantation
A:Exposure for pulmonary artery and right ventricular flow tract;B:Accomplished.
圖2 新西蘭兔模型
Fig 2 The model of New Zealand rabbit
A:Thrombosis was detected inside right ventricle;B:Thrombosis was detected on the surface of 0.1 mm PTFE.
圖3 死亡新西蘭兔的解剖探查
Fig 3 Anatomical detection of the dead rabbits
討 論
近年來,新西蘭兔越來越多地應(yīng)用于心臟動物模型的研究[9-10],源于其成本低、溫順易飼養(yǎng)和存活率高的特點。我們經(jīng)過不斷摸索,選擇新西蘭兔來作為心臟實驗的動物模型,應(yīng)用部分開胸,通過0.1 mm PTFE瓣膜材料植入的方法來評估其作為肺動脈瓣膜的生物相容性,相比于傳統(tǒng)的動物模型具有明顯優(yōu)勢。
我們將0.1 mm PTFE植入于新西蘭兔右心室流出道來模擬人體右心系統(tǒng)血流環(huán)境。傳統(tǒng)的材料相容性研究多采用小鼠為實驗對象,并采用皮下包埋的方式進行[11]。雖然手術(shù)簡單,但是其結(jié)果無法真實反映瓣膜材料在搏動性血流中的相容性程度。然而,在右心系統(tǒng)環(huán)境中血流相對緩慢、壓力低、未氧合血流的血黏度較高,這些都是包埋手術(shù)所無法模擬的。主流的動物模型采用豬、犬、羊等偏大型的哺乳動物,不僅手術(shù)創(chuàng)傷大,而且容易損傷胸膜,死亡率高,多數(shù)需要氣管插管及呼吸機正壓通氣[12]。由于動物的口腔深,氣道開口偏上靠后,給氣管插管帶來極大的難度,部分動物因反復(fù)氣管插管造成氣道出血或穿孔而死亡。采用氣管切開插管的方法,雖然解決了經(jīng)口腔插管面臨的難題,但是多數(shù)動物在實驗后不能存活,顯然不適用本研究的要求。
部分開胸的嘗試 完全開胸會極大影響實驗動物的呼吸,同時極易損傷胸膜從而造成氣胸,需要氣管插管來維持呼吸,增加了實驗難度。能否部分切開胸骨,盡量避免對呼吸的影響？本實驗?zāi)康氖菫榱嗽u估和篩選肺動脈瓣的瓣膜材料,主要手術(shù)范圍局限于右心室流出道,而并不需要完全顯露整個心臟,這使部分開胸[13]的設(shè)想成為可能。因此,我們初步設(shè)想從胸骨上凹處起始縱形切開上1/3胸骨。但是,新西蘭兔的胸骨非常狹窄,凸起而堅硬,很難按照傳統(tǒng)心臟手術(shù)從胸骨中央剪開。我們采用貼近胸骨剪斷肋骨的辦法,切斷第1～3肋骨,能更好地顯露右心室流出道,同時可以避開胸膜,降低氣胸的發(fā)生。
右心室流出道荷包法植入 傳統(tǒng)切開右心室或者肺動脈血管來放置0.1 mm PTFE瓣膜材料的方法會導(dǎo)致較多出血,而且需要體外循環(huán)。而預(yù)置荷包能夠控制出血,避免了體外循環(huán),很好地解決了這個問題。初期我們選擇在主肺動脈處預(yù)置荷包,但是由于新西蘭兔的肺動脈壁極其薄,荷包預(yù)置造成的針眼出血無法控制。因此我們選擇右心室流出道,該處為心肌裸區(qū),無冠狀動脈分布。預(yù)置荷包操作簡單,無明顯出血。同時,我們將0.1 mm PTFE裁剪成8 mm×3 mm的長方形便于植入,并在尾端預(yù)置5-0聚丙烯縫線,植入后將瓣膜材料固定于右心室,避免植入后脫落造成肺動脈栓塞。
抗凝治療的調(diào)整 初期應(yīng)用肝素皮下注射1天,口服阿司匹林替代的抗凝治療并未達到很好的效果,3只新西蘭兔死于血栓。據(jù)報道相比于人類,新西蘭兔具有更加亢進的凝血功能[14],纖維蛋白原含量和血黏度高。同時右心系統(tǒng)存在壓力低、血流相對緩慢、未氧合血中增加了血液的黏稠度,更易發(fā)生血栓。我們發(fā)現(xiàn)在術(shù)后3天內(nèi)新西蘭兔食欲減退,飲水少,不能完成阿司匹林的口服劑量。因此,我們調(diào)整了抗凝方案,給予肝素1 mg/kg皮下注射,每天1次,1周后改為口服阿司匹林,未再發(fā)生新西蘭兔死亡。
當(dāng)前,實驗動物模型日趨小型化,許多學(xué)者通過改良實驗?zāi)Ｐ?創(chuàng)造實驗條件,在小動物實驗中完成了模型的建立,取得了良好的效果,降低了實驗的成本。但是,心臟實驗?zāi)Ｐ腿匀欢嗖捎幂^大型的哺乳動物。我們通過不斷嘗試和探索,應(yīng)用成年新西蘭兔,采用部分開胸和右心室荷包植入的方法,避免了氣管插管、體外循環(huán)和氣胸的發(fā)生。我們應(yīng)用該動物模型來評估0.1 mm PTFE瓣膜材料的生物相容性,并可以用于其他右心室植入手術(shù)的實驗研究,例如經(jīng)右心室肺動脈瓣支架植入的實驗等,具有較廣闊的應(yīng)用前景。
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A novel experimental model of New Zealand rabbit for the biocompatible assessment of 0.1 mm PTFE
ZHANG Hui-feng, YE Ming, YAN Xian-gang, CHEN Gang, TAO Qi-lin, JIA Bing△
(DepartmentofCardiovascularSurgery,Children’sHospital,FudanUniversity,Shanghai201102,China)
Objective To establish a novel experimental model of New Zealand rabbit to assess the biocompatibility of 0.1 mm polytetrafluoroethylene (PTFE),a novel material of pulmonary valve.Methods Forty-two adult New Zealand rabbits about 3 kg were selected to give 35 mg/kg ketamine and 0.25 mg/kg dexmedetomidine intramuscularly for the anesthesia.The chest was open to expose the upper segment.The surface of right ventricular outflow tract (RVOT) was exposed after the pericardium was opened partially.The valve material (0.1 mm PTFE) was inserted into the right ventricle via the central mini-incision.Then the skin was closed and the rabbits were recoved with the oxygen inhalation. Results Forty-two adult New Zealand rabbits accepted the operation.Six rabbits died during the early period due to the inappropriate anesthesia drug (n=2),pneumothorax (n=1) and thrombosis (n=3),which occurred the 5th,7thand 8thpostoperative day.The anticoagulation treatment was adjusted to solve the thrombosis problem.Thirty-six rabbits survived for several months with weight increase until the experiment was finished. Conclusions The experimental model of New Zealand rabbit is appropriate for the biocompatible assessment of 0.1 mm PTFE.The advantage is to avoid intubation and cardiopulmonary bypass (CPB) and to decrease the pneumothorax.
cardiac valve; biocompatibility; polytetrafluoroethylene; New Zealand rabbit
R654.2
A
10.3969/j.issn.1672-8467.2017.04.019
2016-06-21;編輯:沈玲)
△Corresponding author E-mail:jiabing2012@hotmail.com
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