新型國產生物源性膠原涂層滌綸血管抗血漿滲出及抗出血性能研究初探

張 程，王鵬程，吳柯葉，丁以群

根據智研咨詢發布的《2019－2025 年中國人造血管行業市場現狀分析及投資前景預測報告》［1］及《2019 年中國心外科手術和體外循環數據白皮書》［2］： 自 2014 年，我國大血管手術及人造血管銷量呈現持續增長趨勢。 然而，目前國內人造血管主要依靠進口產品；且由于多種原因，我國目前人造血管出現供不應求的局面。 盡快實現人造血管國產化是擺在眼前的緊迫任務。 本研發團隊與多家國內企業合作研發的人造血管已完成結構設計、靜態仿真及樣品試車。 在正式生產用于動物實驗的原型血管前，擬進行急性動物預實驗，初步評價該人造血管材料在不同血壓、血細胞比容（haematocrit，HCT）狀態下的抗血漿滲漏及抗出血性能，探討其與國際市場上已商品化的兩種人造血管材料的差異。

1 材料與方法

1.1 材料 血管補片4 塊：分別購自Maquet 公司、Vascutek 公司及兩種自主研發的生物源性膠原涂層滌綸血管。 實驗動物：健康的實驗用藏豬1 只，雌雄不限，體重40～50 kg。 銀蛇（廣州）醫療科技有限公司提供實驗場地、手術器械；吻合縫線使用美國強生Ethicon Everpoint 6－0 （Ethicon， Cincinnati， OH）。

1.2 方法

1.2.1 實驗分組 將4 塊同樣大小的補片分為對照組（2 種商品化補片）和實驗組（2 種自研血管材料），將Maquet 血管定義為對照組補片 1，將 Vas?cutek 血管定義為對照組補片2；將兩種自主研發的生物源性膠原涂層滌綸血管定義為實驗組補片3 及實驗組補片 4。 將每種材料修剪成 1 片 2 cm×1.5 cm 血管補片，隨機編號。 在手術、稱量及統計過程中，外科醫生、稱量人員及統計分析師均不知曉某一編號的補片所對應的生產商。

1.2.2 動物準備 本實驗符合動物倫理和動物福利的相關要求，并嚴格遵循實驗動物福利與3R 原則設計。 普通飲食飼養實驗動脈，術前禁食、禁水8 h。 給予實驗動物肌注舒泰（5 mg／kg）和硫酸阿托品（0.08 mg／kg），待動物安靜后備皮，在股靜脈處留置靜脈穿刺管、頸動脈留置動脈測壓管后，行氣管插管，機械輔助通氣。 實時監測肢體導聯心電圖、血壓及舌血氧飽和度。

1.2.3 實驗過程 術者不知曉補片品牌，兩名手術醫生分別具備心血管外科主任醫師和主治醫師資格，年體外循環手術量均超過300 臺。 實驗藏豬右側臥位，左胸后外側區域碘伏消毒、鋪巾；經左側第四肋間切口開胸，顯露胸部降主動脈；縱向切開降主動脈表面縱隔胸膜，游離降主動脈，長度約為10 cm；游離并燒斷肋間動脈。 在游離區使用血管阻斷鉗分別阻斷近心端和遠心端；在降主動脈上做4 個縱向切口，切口長度為 1.5 cm，切口間距 0.5 cm。 修剪切口，去頂，使其在開放后呈現1 cm×1.5 cm 破口；用 Ethicon Everpoint 6－0 Prolene（Ethicon， Cin?cinnati， OH）縫線將四塊補片縫合，修補降主動脈缺損。 開放降主動脈遠心端血管阻斷鉗，檢查吻合口處出血，修補活動性出血點；然后開放近心端血管阻斷鉗，用紗布壓迫止血5 min。 行血氣分析，將 pH值糾正至 7.35 ～7.45；記錄 HCT；測量 ACT，調整至正常水平。 通過使用血管活性藥物及部分阻斷降主動脈遠心端，調整收縮壓至 60 ～70 mmHg、90 ～100 mmHg 及 130 ～145 mmHg；在三種血壓狀態下，在每一補片上方放置一個已經稱重的棉球；3 min 后移除，稱重。 重復三組，記錄數據。 在10 min 內快速輸入林格氏液，25 ml／kg，記錄 HCT，通過使用血管活性藥物及部分阻斷降主動脈遠心端，將收縮壓調整至130～145 mmHg，重復采用上述棉球稱量法記錄出血量。

1.2.4 統計學分析 數據用stata12 軟件進行統計分析，重量變化數據為棉球置入前后質量的差值。所有數據經方差分析，P＜0.05 判斷差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 補片外觀及針感 補片1 為Maquet；補片2 為Vascutek；補片3、4 為本團隊采用不同工藝研發的產品。 肉眼觀察補片1 薄于其他三款補片，易縫性及針感上4 款產品無明顯差異。 見圖1。

圖1 圖四種不同補片動物實驗觀察

2.2 不同HCT 及血壓下棉球重量的變化 HCT 為0.39 的不同血壓下及 HCT 為 0.31 的血壓為 130 ～145 mmHg 時各補片上棉球重量變化（表1）。 HCT為 0.39 血壓為 60～70 mmHg 時，實驗組棉球重量變化均小于對照組 1（P＜0.05），差異有統計學意義。其余各種情況下實驗組棉球重量變化與對照組無明顯差異，實驗組間無明顯差異（表2）。 在收縮壓為130～145 mmHg 時，HCT 為 0.39 和 0.31 這兩種不同HCT 時棉球重量變化無明顯差異（表3）。

表1 不同HCT 及不同血壓下棉球重量變化值

表2 不同HCT 及不同血壓下棉球重量變化統計分析

表3 4 種補片在相同血壓*不同HCT 情況下棉球重量變化

3 討 論

人造血管的研究是眾多涉及多個交叉學科的前沿研究課題之一。 早在1959 年，我國就有先驅采用紡綢制作人工血管進行動物實驗，實驗短期通暢率為 60.7%，但并發癥發生率較高，為 42.9%［3］。 目前國內臨床使用的血管主要依賴于進口，大口徑人造血管產品主要采用膨體聚四氟乙烯和滌綸聚酯制作［4］，技術已經非常成熟，在臨床上有廣泛應用；小口徑的人造血管臨床效果仍不理想，是研究的熱點［5］。 理想的人造血管要求其理化性能穩定，不退化；機械力學性能良好，具有一定的強度及柔軟度；纖維網孔徑適宜，易縫性良好；無明顯滲血或能在較短的時間內止血，無血漿滲出；生物相容性良好，組織反應較輕，易形成血管內外膜，不易形成血栓，遠期通暢率理想；尺寸多樣，適應不同部位血管需要［6－8］。 而抗血漿滲漏及滲血特性是臨床應用的最首要要求之一。 本團隊所研發的20 mm 直徑聚酯編織人造血管已經通過部分理化參數的體外測試，包括血管壁滲水率及力學性能等。 在擬行動物實驗前，需對本血管抗血漿滲出及抗出血性能進行測試，通過動物預實驗來確定檢測方法的可行性，同時，通過與商品化人造血管的比較，初步評價本膠原蛋白涂層人工血管的抗血漿滲漏和抗出血性能方面是否存在顯著性差異。

人工血管的抗滲血性能與其制備方法相關，目前的制備方法包括：纖維連接法、組織工程化［9］、3D打印［10］等。 在此基礎上，通過制備的后處理及確切優良的縫合也可提高抗滲血性能。 后處理大多通過增加涂層實現，本次實驗組人工血管采用膠原蛋白涂層處理，力求改善組織相容性。 實驗分組采用雙盲法，由第三方取4 款人造血管修剪合適大小補片用于實驗，術者不知曉補片的組別和品牌。 植入操作過程順利，各組人造血管的易縫性及針感無明顯差異。 實驗為急性抗血漿滲出及抗出血性能實驗，而不是測量補片抗血漿滲出及抗出血性能的極限實驗，故在正常的凝血狀態（非肝素化）下，吻合完畢后，自身凝血成分封閉人工血管空隙（均未使用細針穿刺排氣），并逐漸提高血壓及稀釋血液后測量血漿滲出及出血情況。 肉眼觀察，實驗組和對照組均未見明顯滲液及滲出，統計數據顯示：在HCT 0.39、血壓60～70 mmHg 的狀態下，實驗組滲出少于對照組1（P＜0.05），差異有統計學意義。 考慮此組實驗數據為吻合完后的第一組測量數據，自身凝血成分尚未封閉人工血管腔隙，結合對照組1 肉眼觀察厚度上明顯薄于其他三款補片，其滲出較多可能與此相關。隨后自身凝血成分在補片內表面的累積發揮作用，在不同血壓下，各組間滲出無明顯差異（P＞0.05）。即4 款補片的抗出血性能相當。 在收縮壓為130 ～145 mmHg 時不同的HCT 的情況下，同一補片的滲出無明顯差異（P＞0.05），考慮不同的 HCT 對補片的滲出影響不大。 此次為非肝素化動物凝血功能正常的情況下進行的實驗，肝素化、低體溫等更嚴苛情況下補片的抗出血性能仍需進一步實驗檢測。

本研究不足之處：實驗數據來自于一只實驗動物，樣本量少，可能導致統計結果無明顯差異，后續研究將根據本實驗結果增加樣本數量，降低數據偏倚。 本次研究僅測試本團隊研發的新型國產人造血管材料的抗血漿及抗出血性能，擬進一步研究該產品的組織相容性、抗血栓性、長期的結構穩定性等。

綜上所述，在凝血功能正常的情況下，新型的國產人造血管材料即刻的抗血漿滲出及抗出血性能優于對照1 組；隨著自身凝血成分在人造血管內壁的附著，不同血壓、HCT 狀態下，該新型的國產人造血管材料抗血漿滲出及抗出血性能與其他兩種已商品化的人造血管無差別；同一血壓狀態下，HCT 的變化對人造血管的滲出影響不明顯。 雖然該新型的國產人造血管材料在抗血漿滲出及抗出血性能上與其他兩種已商品化的人造血管無差別，甚至在即刻抗出血性能上優于對照1 組，但其距臨床應用尚遠，仍需更深入的實驗研究。