一種玉米球囊增強溶栓作用的體外實驗研究

閆士舉

(上海理工大學 醫療器械與食品學院,上海　200093)

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一種玉米球囊增強溶栓作用的體外實驗研究

閆士舉

(上海理工大學 醫療器械與食品學院,上海200093)

摘要：通過動物血栓體外實驗,對比玉米球囊及光面球囊的血栓助溶效果.取中國白兔全血標本60份制成血栓,并分為4個球囊助溶組和1個對照組.助溶組分別采用光面球囊和玉米球囊助溶.計算血栓碎塊殘留率并比較組間差異.結果表明:溶栓率,所有球囊助溶組均優于對照組(P<0.05);玉米球囊組優于光面球囊組(P<0.05).血栓裂解,球囊助溶組的血栓塊直徑φ≥3.7血栓塊殘留率低于對照組(P<0.05);玉米球囊組的φ≥3.7血栓塊殘留率低于光面球囊組(P<0.05),而φ<3.7血栓塊殘留率則均高于光面球囊組(P<0.05).由實驗數據可得,球囊助溶可提高溶栓率;相同壓力下玉米球囊助溶效果優于光面球囊;球囊擴張壓力對溶栓率及血栓裂解程度的影響均較小.

關鍵詞：深靜脈; 血栓; 導管溶栓; 球囊助溶; 體外實驗

下肢深靜脈血栓(deep venous thrombosis,DVT)可致使患者下肢腫痛,嚴重時血栓脫落導致肺栓塞(pulmonary embolism,PE),危及生命[1-2].由于DVT發病率、致死率均高,及早對其進行診治具有重要的臨床意義[3-4].DVT的治療方法主要包括藥物抗凝、導管溶栓和機械取栓三大類.傳統的抗凝治療不能溶解已形成的血栓.急性DVT在原則上應采取機械取栓及導管溶栓等積極的治療方式[5].導管溶栓效果較好,但對患者病程要求較高,且用藥量大、導管留置時間長.Fogarty球囊導管取栓、超聲消融碎栓、水力流變取栓等機械取栓方法則易對血管內壁及瓣膜造成損傷,并導致溶血、失血、血栓再生等問題發生[6-8].

相比之下,球囊擴張聯合導管溶栓似為一種更可行的治療方法.Bagan等認為采用球囊擴張聯合導管溶栓可降低溶栓劑需求量并縮短導管體內留置時間[9-10].彭小燕等認為采用球囊擴張聯合導管溶栓具有出血少、對心肺干擾少、手術風險低等優點[11].郝紅軍等認為球囊擴張開通閉塞的靜脈,有利于減少溶栓藥物通過側支靜脈回流,還可使血栓裂解,增加其表面積,有利于提高溶栓效果[12].臨床實驗也證明導管溶栓與球囊擴張相結合確可顯著增強溶栓效果[13-18].

采用常規球囊,由于其表面光滑,擴張時血栓易退讓,影響血栓“捕獲”及裂解效果.本研究擬采用一種新型玉米球囊進行血栓助溶體外實驗,并比較該玉米球囊與常規光面球囊的助溶效果差異,為新型機械取栓/導管溶栓一體化DVT治療器械的研發提供參考.

1材料與方法

1.1實驗裝置

實驗裝置如圖1所示.其中,血管部分采用一段內徑為10 mm、長約130 mm的硅膠管模擬.模擬血管的近心端連接一個直角彎頭,用于防止由于球囊擴張排擠導致的液體外溢.模擬血管的遠心端連接一個T形3通的長臂接頭.該3通的短臂接頭與直角彎頭突出端方向保持平行,同樣用于防止由于球囊擴張排擠導致的液體外溢.該3通的另一個長臂接頭處連接一段長約20 mm的相同管徑短硅膠管,該短硅膠管末端用一橡膠塞進行封堵.該橡膠塞上設一小孔用于球囊導管通過,并同時用于防止液體外漏.模擬血管采用醫用膠帶固定于一開有狹槽的底座上,并使直角彎頭的突出端及T形3通的短臂接頭保持豎直姿態.

圖1　球囊助溶體外實驗裝置

1.2血栓制備

準備60段內徑為10 mm、長約130 mm的硅膠管模擬血管,分別編號.通過心臟采血方式取4只活體中國白兔血共120 ml,分成60份,每份2 ml.將每份血液樣本置于一段模擬血管內,并以兩個金屬夾分別夾緊其兩端防止漏血,常溫下使其保持豎直姿態30 min,血液自然凝固形成血栓.之后,將含血栓的模擬血管移至4 ℃冰箱放置2 d,以獲得穩定血栓[19].實驗前,去除模擬血管兩端的金屬夾,控除血清,并用0.9%的氯化鈉溶液將血栓輕柔沖洗3遍,然后,將血栓倒出并采用中性濾紙吸除表面水分.之后,將血栓連同濾紙一起采用電子稱稱質量wt,將血栓重新置入對應模擬血管,再稱濾紙質量wf,最后,相減得血栓質量w0=wt-wf.

1.3助溶球囊

實驗中采用兩種自行制備的醫用硅膠助溶球囊.其中,一種為常規光面球囊,擴張后呈光滑卵狀.另一種稱之為玉米球囊,其為在常規光面球囊外表面黏附直徑為0.3 mm左右的類錐形突起而成.黏附材料為硅膠黏合劑,固化后與硅膠球囊物理性能類似,可隨球囊的擴張和收縮同步變形.采用常規光面球囊,擴張時由于其表面光滑,血栓易有滑脫及退讓情況發生(如圖2所示),從而難以被有效“捕獲”并裂解.采用玉米球囊,其表面的類錐形小突起可一定程度嵌入血栓表層,提高球囊與血栓之間的摩擦力,從而有助于捕獲并破碎血栓.

圖2　兩種球囊擴張助溶過程

1.4實驗方法

1.5統計學分析

2實驗結果

2.1肉眼觀察

加入溶栓劑前,所有實驗組模擬血管內血栓均呈暗紅色且表面光滑.加入溶栓劑后,第1實驗組(對照組)模擬血管內試劑由澄明緩慢變為洗肉水色,且顏色隨時間推移越來越深.溶栓過程結束后,將血栓取出,可見顏色較之溶栓前更為鮮紅,血栓體積變小,表面變粗糙,但仍保持為一整塊血栓,并未裂解.經多級篩濾過后,僅在第1級篩面上可見一整血栓,其余篩面上均無肉眼可見的血栓碎塊.第2,3實驗組,在第1次球囊擴張過程中可觀察到模擬血管內試劑顏色變紅,血栓有明顯的滑脫退讓,但仍可由一整塊裂解為2~3小塊.在第2,3次球囊擴張過程中,模擬血管內試劑顏色進一步變深,但血栓塊并無明顯的再裂解,仍有明顯的滑脫與退讓.在接下來的靜置過程中,隨著時間推移模擬血管內試劑的顏色繼續變深.溶栓過程結束后,將血栓碎塊與試劑混合液經多級篩濾過,可見血栓碎塊大多滯留在前2級大孔篩面上(部分樣本組僅在其中1級篩面上有血栓塊滯留),3~6級小孔篩面上血栓碎塊滯留很少.圖3(a)所示為第2實驗組其中一樣本溶栓后各級篩面血栓碎塊滯留情況.第4,5實驗組,在第1次球囊擴張過程中可觀察到模擬血管內試劑顏色顯著變化,血栓由一整塊裂解為若干小塊,與第2,3實驗組相比,血栓滑脫與退讓情況得到明顯抑制.在第2,3次球囊擴張過程中,模擬血管內試劑顏色進一步變深,血栓塊進一步裂解,但裂解程度不及第1次球囊擴張過程.在接下來的靜置過程中,隨著時間推移模擬血管內試劑的顏色繼續變深.溶栓過程結束后,將血栓碎塊與試劑混合液經多級篩濾過,各級篩面上均可見血栓碎塊滯留.圖3(b)為第4實驗組其中一樣本溶栓后各級篩面血栓碎塊滯留情況.

2.2數據測量

2.2.1溶栓率

各實驗組溶栓實驗完成后,對應溶栓率數據如表1所示.單因素方差分析(ANOVA)結果顯示,第2,3,4,5實驗組溶栓率均顯著優于第1對照組(P值均為0.000),差異具有統計學意義.表明采用球囊助溶,其溶栓效果明顯優于單純采用溶栓劑.

獨立樣本t檢驗分析結果顯示,第4實驗組溶栓率明顯優于第2實驗組(P=0.003<0.05);第5實驗組溶栓率也明顯優于第3實驗組(P=0.002<0.05);其差異均存在顯著的統計學意義.表明在擴張壓力相同的情況下,玉米球囊助溶效果明顯優于光面球囊.

圖3　血栓裂解情況

組 別溶栓率/%φ≥3.7血栓塊殘留率/%φ<3.7血栓塊殘留率/%樣本數對照組(組1)20.87±6.26100±0.000±0.0012低壓光面球囊組(組2)28.60±6.0090.60±4.369.40±4.3612高壓光面球囊組(組3)31.39±3.7687.87±8.4512.13±8.4512低壓玉米球囊組(組4)35.91±4.3351.58±5.4648.42±5.4612高壓玉米球囊組(組5)38.12±4.9050.65±4.2849.35±4.2812

第2,3實驗組Pearson雙變量相關性分析結果顯示,溶栓率與球囊擴張壓力之間相關性較弱且無統計學差異(相關系數為0.269,P=0.204>0.05);第4,5實驗組Pearson雙變量相關性分析結果同樣顯示,溶栓率與球囊擴張壓力之間相關性較弱且無統計學差異(相關系數為0.233,P=0.273>0.05).表明無論采用哪種球囊助溶,擴張壓力對溶栓率影響均較小.各實驗組溶栓率如圖4所示.

2.2.2血栓塊殘留率

根據各實驗組血栓碎塊殘留分布情況,本研究將所有實驗組樣本殘留血栓塊劃分為血栓塊直徑φ≥3.7和φ<3.7兩級粒度.各實驗組兩級粒度血栓碎塊殘留率數據如表1所示.單因素方差分析(ANOVA)結果顯示,第2,3,4,5實驗組的φ≥3.7血栓塊殘留率均低于第1對照組(P值均為0.000),差異具有統計學意義.表明采用球囊助溶,其血栓裂解效果(細碎程度)優于單純采用溶栓劑.

圖4　各實驗組溶栓率及血栓塊殘留率

獨立樣本t檢驗分析結果顯示,第4,5實驗組的φ≥3.7血栓塊殘留率分別明顯低于第2,3實驗組(P=0.000<0.05,P=0.000<0.05),而第4,5實驗組的φ<3.7血栓塊殘留率則分別明顯高于第2,3實驗組(P=0.000<0.05,P=0.000<0.05),其差異均存在顯著的統計學意義.表明在擴張壓力相同的情況下,玉米球囊的血栓裂解效果(細碎程度)明顯優于光面球囊.

第2,3實驗組Pearson雙變量相關性分析結果顯示,φ≥3.7血栓塊殘留率與球囊擴張壓力之間相關性較弱且無統計學差異(相關系數為-0.199,P=0.351>0.05);φ<3.7血栓塊殘留率與球囊擴張壓力之間相關性也同樣較弱且無統計學差異(相關系數為0.199,P=0.351>0.05);第4,5實驗組Pearson雙變量相關性分析結果顯示,φ≥3.7血栓塊殘留率與球囊擴張壓力之間相關性較弱且無統計學差異(相關系數為-0.094,P=0.661>0.05);φ<3.7血栓塊殘留率與球囊擴張壓力之間相關性也同樣較弱且無統計學差異(相關系數為0.094,P=0.663>0.05).表明無論采用哪種球囊助溶,擴張壓力對血栓裂解程度影響均較小.各實驗組兩種粒度范圍的血栓塊殘留率如圖4所示.

3討論

導管溶栓采用球囊擴張助溶的主要優勢有:a.球囊擠壓使血栓裂解,有利于提高溶栓效果;b.球囊擴張開通閉塞靜脈,有利于溶栓藥局部彌散,降低出血癥發生率.采用常規光面球囊,在其擴張過程中易出現血栓滑脫退讓現象,影響血栓裂解效果,從而使其整體助溶效果受到一定的限制.本研究采用的玉米球囊,其表面上黏附有類錐形突起,可部分地嵌入血栓表面,更易于血栓的捕獲;擴張過程中球囊的表面積會逐漸增大,這些類錐形突起之間的間距也會隨之拉大,從而更易于血栓的撕裂.采用玉米球囊代替光面球囊,除保留了光面球囊的優勢外,可在一定程度上抑制血栓的滑脫與退讓,提高其裂解的細碎程度,從而進一步增強血栓的助溶效果.

4結論

本文對玉米球囊及常規光面球囊的血栓助溶效果進行對比研究,動物血栓體外實驗表明:

a. 采用球囊擴張助溶有利于增強溶栓效果;

b. 在相同擴張壓力下,玉米球囊助溶的溶栓率優于常規光面球囊助溶,其差異具有統計學意義;

c. 在相同擴張壓力下,玉米球囊助溶的殘留血栓塊細碎程度優于常規光面球囊,其差異具有統計學意義;

d. 無論采用哪種球囊,球囊擴張壓力對溶栓率及血栓裂解程度的影響均較小.由于玉米球囊可使血栓裂解更為細碎,血栓碎塊表面積更大,從遠期助溶角度來看,其效果也應優于光面球囊.并發癥方面,采用玉米球囊助溶也存在觸發肺栓塞的可能,因此,若用于臨床也應常規放置下腔靜脈濾器.所有數據均來自動物血栓體外實驗,所得結論僅供參考,今后還需通過人體血栓體外模型或動物活體模型進行深入研究.

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(編輯:石瑛)

第一作者： 段朋云(1986-),女,助理實驗師.研究方向:結構優化設計等.E-mail:duanpengyun53@163.com

In Vitro Study on Corn-Shaped-Balloon Enhanced ThrombolysisYAN Shiju

(School of Medical Instrument and Food Engineering,University of Shanghai for

Science and Technology,Shanghai 200093,China)

Abstract：The solubilizing effects of corn-shaped-balloon and glossy-balloon on sonothrombolysis in vitro were evaluated and compared by using animal blood clots.Sixty thrombi samples of whole blood from healthy Chinese rabbits were made and divided into 4 balloon solubilizing groups and 1 control group.The balloon solubilizing groups were respectively enhanced by glossy balloons and corn-shaped-balloons.The thrombolysis rates and residual rates of different granularitys of clots were calculated and compared among all the groups.The results show that in terms of thrombolysis rates,the thrombolysis rates of all the balloon solubilizing groups are higher than that of the control group(P<0.05);and the thrombolysis rates of the two groups using corn-shaped-balloons are higher than those of the two groups using glossy-balloons (P<0.05).In terms of the clots residual rates of different granularitys,the φ≥3.7 clots residual rates of all the balloon solubilizing groups are lower than that of the control group (F=215.136,P<0.05);the φ≥3.7 clots residual rates of the two corn-shaped-balloon solubilizing groups are lower than that of the two glossy-balloon solubilizing groups (P<0.05),but the φ<3.7 clots residual rates of the two corn-shaped-balloon solubilizing groups are higher than those of the two glossy-balloon solubilizing groups (P<0.05).It is concluded thatballoon solubilizing could be used to increase thrombolysis rates; under the same

pressure,the thrombolysis rates and the clots breaking extents of the corn-shaped-balloons are better than the glossy-balloons;and the balloon dilatation pressures influence thrombolysis rates or clots residual rates only to small extents.

Key words：deep vein; thrombi; catheter-directed thrombolysis; balloon solubilization; in vitro study

通信作者：丁曉紅(1965-),女,教授.研究方向:智能結構及其設計方法.E-mail:dingxhsh021@126.com

基金項目：國家自然科學基金資助項目(50875174,51175347);上海市教委科研創新重點項目(13ZZ114)

收稿日期：2015-06-02

DOI：10.13255/j.cnki.jusst.2015.06.014

文章編號：1007-6735(2015)06-0583-06

中圖分類號：R 454.4

文獻標志碼：A