基于無瘤技術的可控溫腹腔沖洗裝置的設計

馬鋒，向俊西，繆驥，董鼎輝，郭艷光，呂毅

1.西安交通大學第一附屬醫院，陜西西安 710061；2.西安交通大學 先進外科技術與工程研究所，陜西 西安710061；3.陜西省再生醫學與外科工程研究中心，陜西 西安 710061；4.南京市鼓樓醫院，江蘇 南京 210000

基于無瘤技術的可控溫腹腔沖洗裝置的設計

馬鋒1,2,3，向俊西1,2,3，繆驥4，董鼎輝1,2,3，郭艷光2,3，呂毅1,2,3

1.西安交通大學第一附屬醫院，陜西西安 710061；2.西安交通大學 先進外科技術與工程研究所，陜西 西安710061；3.陜西省再生醫學與外科工程研究中心，陜西 西安 710061；4.南京市鼓樓醫院，江蘇 南京 210000

本文闡述了一種基于無瘤技術的可控溫腹腔沖洗裝置的設計過程。該裝置主要由可控溫沖洗器與脫落腫瘤細胞收集裝置構成。可控溫沖洗器可提供溫度精確的無菌生理鹽水與蒸餾水以進行腹腔沖洗；脫落腫瘤細胞收集裝置用于吸引沖洗過的液體，其細胞收集過濾器可以收集脫落細胞以進行病理檢查。該裝置可確保腹腔沖洗的水溫理想，流速恰當，并能夠輔助病理檢查，可為腫瘤病人的預后及后續治療方案提供參考。

腹腔沖洗裝置；無瘤技術；可控溫沖洗器；脫落腫瘤細胞收集裝置；細胞收集過濾器

0 前言

在外科手術尤其是腫瘤切除術中，局部出血、組織殘留及滲液等常常影響術者視野，進而增加手術風險，此時往往需進行局部沖洗或整個腹腔的灌洗來保持手術視野的清爽。另一方面，腹腔內游離癌細胞（Intraperitoneal Free Cancer Cells，IFCCs）、手術切開的腫瘤組織或腫瘤轉移的淋巴結等都是腹腔惡性腫瘤發生腹腔種植轉移的重要影響因素，嚴重影響患者的預后，目前主要通過腹腔沖洗液細胞學[1]檢查來檢測 IFCCs，采用腫瘤細胞減滅術及腹腔內化療[2]來殺滅 IFCCs。研究表明，使用 43 ℃的蒸餾水灌洗腹腔是腫瘤切除術后降低復發風險的有效措施[3-6]，但此技術在臨床應用上仍存在操作繁瑣、溫度控制性差等諸多問題：首先需巡回護士水浴加熱無菌蒸餾水，器械護士或術者再用手指試溫并反復調整溫度至合適范圍，這一操作依賴于主觀感覺判斷，不符合精準外科的要求[7-8]；沖洗水進入腹腔后又與人體、環境進行熱交換，對脫落腫瘤細胞的殺滅作用也會大打折扣。

為了克服上述技術的缺點，筆者研制了一種基于無瘤技術的可控溫腹腔沖洗裝置（簡稱可控溫沖洗裝置），以便在手術中為腹腔灌洗提供溫度可控的無菌生理鹽水或蒸餾水，確保最終入腹水溫理想，并可調節流速；同時可收集脫落腫瘤細胞標本以進行病理檢查，以評價減滅腫瘤種植風險的效果，對患者預后及后續治療方案的制定提供參考。

1 系統硬件設計

1.1 系統總體結構和功能

可控溫沖洗裝置主要由可控溫沖洗器與脫落腫瘤細胞收集裝置構成。可控溫沖洗器可同時提供無菌生理鹽水與蒸餾水以便沖洗，并且可通過加熱體系控制將輸出水溫精確調節到所需溫度，其加壓裝置及輸液泵可以調節流量的大小，流速控制裝置可以自由調節流速，按壓式沖洗頭控制開口能夠隨時對準所需沖洗部位進行沖洗。脫落腫瘤細胞收集裝置用于吸引沖洗過的液體，且當需要對腹腔進行恒溫浸泡時，可調節沖洗流速與吸引吸力使之達到動態平衡，以保持腹腔內浸泡溫度的恒定，同時其細胞收集過濾器可以收集脫落的腫瘤細胞送病理檢查。

1.2 可控溫沖洗器設計

可控溫沖洗器（圖1）主要由兩個帕爾貼及緊貼帕爾貼的兩個溫度感受器構成。帕爾貼置于向上開口的密閉容器內形成加熱體系，兩個可拆卸式無菌液體儲存器置于加熱體系中，兩個可插入式溫度感受器插入無菌液體儲存器中，溫度感受器及可插入式溫度感受器均通過 A/D 數字信號轉換器與溫度控制器相連；溫度控制器的第一輸出和溫度顯示器連接，第二輸出通過控制開關與驅動電路的輸入連接；驅動電路的輸出和功率變換電路的輸入連接，功率變換電路與帕爾貼相連；加熱體系上口由可開合的隔熱蓋覆蓋，其上設置入水口用于進水，相應的加熱體系下端設置出水口用于出水，入水口和加壓裝置連接，加壓裝置由第一驅動電路驅動；兩個無菌液體儲存器的輸出管道分別與閥門式三通管的兩個輸入通道連接，閥門式三通管的輸出管道外加持輸液泵，輸液泵也由第一驅動電路驅動，輸出管道再垂直向下與加藥滴壺相接，加藥滴壺上設置加藥口，加藥滴壺的輸出管道末端依次連接有流速控制裝置和按壓式沖洗頭。

1.3 脫落腫瘤細胞收集裝置設計

脫落腫瘤細胞收集裝置（圖2）主要由液體收集瓶及與之相連的吸引裝置構成。第一液體收集瓶下端開口并與細胞收集過濾器相接，細胞收集過濾器下方為第二液體收集瓶及與之相連的第二吸引裝置；第一吸引裝置及第二吸引裝置由第二驅動電路驅動；吸引頭通過控制器與第一液體收集瓶相連。細胞收集過濾器為一次性可插拔式，當其拔出時第一液體收集瓶直接與第二液體收集瓶相接；且為3層結構，由上向下依次為細小網孔層、疏松海綿層和細胞濾膜層。

所有液體管路均為一次性使用，以保持無菌狀態，防止交叉感染。無菌液體儲存器可拆卸消毒后重復使用。

圖1 可控溫沖洗器設計圖

圖2 脫落腫瘤細胞收集裝置設計圖

2 系統操作流程

對于 IFCCs的治療，國內外目前通常采用高溫、低滲、化學藥物等手段。本課題組前期動物實驗結果表明，在室溫條件下應用 43 ℃蒸餾水灌洗腹腔 60 s，腹腔溫度即接近動物體溫。對于腹腔環境來說，持續的溫熱灌注才能保證腹腔溫度達到實驗條件，最高溫度應選擇臨界溫度 43 ℃，以確保對正常組織的損害最小。

IFCCs檢測也很重要，檢測方法包括腹腔沖洗液的細胞學檢查（正常染色法及特殊染色法）[4]、CEA mRNA 的PCR 檢測、CK20 mRNA 的 PCR 檢測以及 CD44 mRNA 的PCR檢測等，其中以細胞學檢查為主。可控溫沖洗裝置的脫落腫瘤細胞收集裝置能夠收集 IFCCs 用于細胞學檢測，同時可評價溫熱蒸餾水的殺滅效果。

可控溫沖洗裝置的實物組裝圖，見圖3。系統工作時，首先安裝好各個管道，預先存儲灌注液體至無菌液體儲存器，并閉合隔熱蓋；先由入水口加入一定量的水作為加熱介質，通過溫度控制器面板設定溫度；當溫度顯示器顯示溫度低于設定溫度時，打開控制開關，控制器控制驅動電路并啟動功率變換電路，使帕爾貼保持一定溫度，進行加熱水浴；水浴傳熱至兩個無菌液體儲存器，直至可插入式溫度感受器感受溫度達到設定溫度時，溫度控制器自動關閉驅動電路，若溫度下降，則再次啟動；通過加壓裝置使無菌液體儲存器中的液體進入輸液管道，通過調節閥門式三通管使無菌液體儲存器中的液體進入輸液泵，輸液泵控制液體流量并將其輸入加藥滴壺，可以防止氣體進入以及混合所加藥物，輸液管道末端的流速控制裝置控制液體流速，液體通過按壓式沖洗頭流出，對所需部位進行沖洗，應用吸引頭將廢液吸出；當需要進行腹腔恒溫灌洗或浸泡時，只需要調節沖洗流速與吸引吸力，使之達到動態平衡，即可保持腹腔內浸泡溫度的恒定。通過細胞收集過濾器可以收集沖洗液中的脫落細胞。

圖3 基于無瘤技術的可控溫腹腔沖洗裝置實物圖

3 系統的設計優勢

可控溫沖洗裝置的設計優勢主要體現在以下幾個方面。

（1）提供了一種自動沖洗裝置，可減輕手術室護士的工作量，提高手術效率。該裝置可同時提供無菌生理鹽水與蒸餾水的沖洗，通過閥門式三通管自由調節；通過加熱體系控制可將輸出水溫精確調節到所需溫度，無需人力溝兌；可實現恒溫灌注功能，避免低溫腹腔沖洗導致病人低體溫。

（2）加壓裝置及輸液泵的應用可以調節流量的大小，適應臨床所需。流速控制裝置可以自由調節流速：當沖洗血管等細小脆弱組織時，可調節為較小流速；當沖洗腹腔或大片組織等時，可調節為較大流速。醫生可以應用按壓式沖洗頭控制開口隨時對準所需沖洗部位進行沖洗，方便快捷。

（3）脫落腫瘤細胞收集裝置用于吸引沖洗廢液，且當需要對腹腔進行恒溫浸泡時，可通過調節沖洗流速與吸引吸力，使之達到動態平衡，以保持腹腔內浸泡溫度的恒定；同時其細胞收集過濾器可收集脫落細胞，一方面可通過對比之前切除的腫瘤組織檢測情況來評價蒸餾水的殺傷效果，另一方面可根據檢測結果來評定手術殘留的腫瘤情況，用以制定進一步的治療方案。

應用此裝置進行初期動物實驗，結果表明，可控溫沖洗器提供的0滲透壓的蒸餾水對肝癌細胞有一定的殺傷作用，且殺傷效果隨作用時間的延長而增強，作用 30 min 基本可達到殺滅腫瘤細胞的效果，操作簡單易行；脫落腫瘤細胞收集裝置能夠充分收集脫落的腫瘤細胞碎片用于病理學評估，為進一步治療提供依據。

4 總結

基于無瘤技術的可控溫腹腔沖洗裝置經初步的動物實驗證明，其具有一定的可行性。未來將通過進一步改進及臨床研究證實其應用價值，以便進行推廣。

[1] Lee SD,Ryu KW,Eom BW,et al．Prognostic significance of peritoneal washing cytology in patients with gastric cancer[J]．Br J Surg,2012,99(3):397-403．

[2] Yang XJ,Huang CQ,Suo T,et al．Cytoreductive surgery and hyperthermic intraperitoneal chemotherapy improves survival of patients with peritoneal carcinomatosis from gastric cancer: final results of a phase III randomized clinical trial[J]．Ann Surg Oncol,2011,18(6):1575-1581．

[3] Urano M．Invited Review:For the clinical application of thermochemotherapy given at mild temperatures[J]．International journal of hyperthermia,1999,15(2):79-107．

[4] Mercill DB,Jones NR,Harbell JW．Human tumor cell destruction by distilled water．An in vitro evaluation[J]．Cancer,1985,55(12):2779-2782．

[5] 孫延富,程月娥,王振猛,等．肝癌術中腹腔內游離癌細胞與術后種植轉移的相關性分析[J]．肝膽胰外科雜志,2009,21(2): 126-128,132．

[6] Shield P．Peritoneal washing cytology[J]．Cytopathology, 2004,15(3):131-141．

[7] 胡曉秋,劉真．腹腔灌洗引流治療急性重癥胰腺炎的臨床價值研究[J]．中外健康文摘,2012,9(21):23-24．

[8] 鄭朝旭,方儀,馮強,等．應用流式細胞術檢測胃癌患者術中腹腔沖洗液脫落細胞的臨床研究[J]．中國腫瘤臨床,2012, 39(11):781-784．

Design of Temperature-Controlled Peritoneal Lavage Device Based on Non-tumor Technique

MA Feng1,2,3, XIANG Jun-xi1,2,3, MIAO Ji4, DONG Ding-hui1,2,3, GUO Yan-guang2,3,
LV Yi1,2,3
1.The First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shaanxi 710061, China; 2.Research Institute of Advanced Surgical Technology and Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shaanxi 710061, China; 3.Regenerative Medicine and Surgery Engineering Research Center of Shaanxi, Xi’an Shaanxi 710061, China; 4.Nanjing Drum Tower Hospital, Nanjing Jiangsu, 210000, China

The design process of a temperature-controlled peritoneal lavage device which mainly consists of the temperature-controlled flusher and collection device for free cancer cells based on non-tumor technique is introduced in this paper. The temperature-controlled fl usher can provide sterile saline and distilled water with precise temperature for peritoneal lavage. The collection device for free cancer cells can collect the washed liquid and free cancer cells for pathologic examination. The device can provide washing water with proper temperature and flow velocity for peritoneal lavage and is helpful to the pathological examination. Thus the device can provide reference information for patients’ prognosis and subsequent treatment.

peritoneal lavage device; non-tumor technique; temperature-controlled fl usher; collection device for free cancer cells; cell collection fi lter

TH779

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.12.008

1674-1633(2014)12-0028-03

2014-08-01

2014-10-09

國家自然科學基金科學儀器專項（81127005）；教育部創新團隊發展計劃項目（IRT 1279）；中央高校基本科研業務費專項資金項目（XKJC2013003）。

呂毅，主任醫師，教授，研究方向：肝膽外科、肝移植、外科技術創新與新型材料的外科應用。

作者郵箱：mafenggyz@163．com