血管閉合器械研究現狀及發展趨勢

吳飛，李桂香，陳軍，黃德群，唐元梁，顧珩

1. 廣東省科學院健康醫學研究所（國家醫療保健器具工程技術研究中心，廣東省醫用電子儀器及高分子材料制品重點實驗室），廣東 廣州 510500；2. 廣東工業大學 機電工程學院，廣東 廣州 510006

引言

在現代外科手術中，如何高效閉合血管止血一直是外科醫生面臨的難題之一，快速止血也一直是制約外科手術發展的瓶頸。2019年，我國醫療器械市場規模高達6380億元，其中血管閉合器械為479億元，約占7.5%[1]。隨著人民生活水平的提高，人們對心血管疾病的治療效果及微創手術的要求日益增長。血管閉合類器械的發展代表著一個國家的醫療器械在高值醫用耗材方面的水平。用于動脈穿刺點止血、經皮血管穿刺以及血管吻合止血的傳統醫療器械很多，如以Angio-SealTM、StarClose SETM、SyvekPatchTM等為代表的穿刺點止血器械，以Ligasure血管閉合系統、超聲刀、熱能刀為代表的載能類血管閉合器械。這些血管閉合器械各有優勢，但在普適性方面都有著各自的局限性。目前市面上一種血管閉合器基本對應一種相應的血管閉合類型，而常規一場手術可能要用到好幾種器械。頻繁更換器械的煩瑣操作無疑增加了醫生的工作量，所以迫切需要開發一種高普適性的血管閉合器械以較好實現任意范圍的血管閉合。因此，本文結合國內外研究進展，根據血管閉合器械的能量方式進行歸納分類，簡要介紹其研究及應用現狀，重點闡述分析載能類與非載能類血管閉合器存在的問題和血管閉合器械的未來發展趨勢，以期為血管閉合器械的研發提供借鑒和指導。

1 血管閉合器械研究現狀

血管閉合器械是外科手術中經常用到的止血工具，也是醫療器械廠家們熱衷研發的器械之一。目前已研發的血管閉合器械，型號、種類繁雜。市面上采用的血管閉合器械主要包括非載能類血管閉合器械和載能類血管閉合器械。近年來載能類血管閉合器械得到了較迅速發展。

1.1 非載能類血管閉合器

非載能類血管閉合器是經皮血管穿刺手術中經常用到的一類穿刺點止血醫療器械。這類穿刺點大多在血管的內壁上，創口面很小。在一些微創手術中，難以用組織焊接的方法進行血管閉合。目前市面上用于這類穿刺點止血的器械有很多，其止血方式和產品各不相同，常用的動脈穿刺點血管閉合器主要分為被動型血管閉合器和主動型血管閉合器兩大類[2]。

1.1.1 被動型血管閉合器

國外多數醫療器械公司依據在血管穿刺點外表面釋放膠原等促凝材料加速周圍形成血栓封閉穿刺點的原理，開發了諸如Angio sealTM、VascadeTM、ExoSealTM、MynxTM等經典使用促凝材料的被動型血管閉合器[3]。李小波等[4]分別利用Angio-seal血管閉合裝置與手工壓迫進行股動脈穿刺點止血并對患者舒適性及短期局部并發癥情況進行了比較。Angio-seal 血管閉合裝置可以顯著提高患者術后舒適性，但其術后短期局部并發癥皮下淤斑發生率顯著提高（達25%）。陳鈾研究發現冠狀動脈造影（Coronary Angiography，CAG）和經皮冠狀動脈介入（Percutanenous Coronary Intervention，PCI）術后止血中皮下淤斑發生率為2.06%，但屬于高成本低效益方式，人均直接止血成本達3823.1元[5]。Hmoud等[6]回顧性分析了Vascade血管閉合器的特點，其通過在引入鞘形成的組織束中放置一個生物可吸收膠原塞實現快速止血，完成后不會滯留腔內組件，減少了異物導致的皮下淤斑，30天內無并發癥發生。姜國攀等[7]的研究表明在正確操作ExoSeal Cordis 血管閉合裝置的情況下，ExoSeal與手動止血的效果一樣，但是ExoSeal所需的時間更短，術后并發癥發生率為6.98%。Scott等[8]使用Mynx血管閉合裝置進行動脈腔內手術止血，術后出血并發癥發生率低（僅3.4%），止血迅速，減少了患者的住院時間。

使用促凝材料的閉合器可以加快血管閉合，縮短止血時間。但是，這些促凝材料滯留在體內容易導致炎癥，甚至出現皮下淤斑，所以促凝材料的選擇及研制至關重要。如何加速促凝材料的吸收，減少并發癥的發生是此類血管閉合器發展的重點。

1.1.2 主動型血管閉合器

主動型血管閉合器通過鈦夾或者縫線將穿刺點周圍的組織聚攏閉鎖起來達到封堵血管的效果。以StarClose為代表的環夾血管閉合器，閉合力強，適用于5～6 F穿刺點，實際使用中對于7～8 F的穿刺點也是安全有效的[9]。Spiliopoulos等[10]研究了StarClose在外周血管止血中的效果，這種血管閉合器在肥胖患者中的使用技術難度增加，在高血壓患者中使用可能會出現滲血現象。Kim等[11]的研究發現，使用StarClose的術后并發癥發生率為8%。盡管存在以上問題，StarClose用于股淺動脈穿刺止血是安全有效的。即使在股骨頭下緣2～7 cm處也能實現簡單止血。李岳云[12]研究PCI術中止血時發現，使用Perclose ProGlide血管縫合器的系統止血成功率為88%～97%，并發癥發生率為5.3%，但止血成本高達3441.4元。

血管情況良好的患者，使用釘夾類的血管閉合器可快速止血，效果可靠。其獨特的腔外止血機制，使內皮細胞不會接觸外來異物，降低了炎癥的風險[13]，但是鈦夾會一直留在體內，部分患者會有不適感。肥胖及高血壓患者，操作的技術難度增加且有再次滲血風險。此外，使用這種裝置進行血管牢固閉合操作時也要求醫生有一定的操作技巧。

1.2 載能類血管閉合器械

隨著科學技術的不斷進步，諸如激光焊接、超聲焊接、熱焊接、高頻電流焊接等技術成功運用到血管閉合操作上。這些載能類血管閉合器械種類繁雜，對于不同類型的血管焊接有著各自的擅長點。目前，市面上最新和最常用的載能類血管閉合器械大致分為激光焊接、超聲刀、結扎速血管閉合系統三大類。

1.2.1 激光焊接

激光焊接作為一種非接觸式焊接方式，具有精準性好、對周圍生物組織擾動小的優點。它利用光熱分解原理，通過控制光的波長、激光的功率、光斑大小、脈沖持續時間等參數，將激光能量選擇性作用在目標組織內，進行凝固、汽化或切割操作[14]。曾海山團隊成功利用基于多光子吸收的光熱解法選擇性閉合了組織內的單個血管，且不需要外源性藥物的輔助[15]。治療過程由活體反射共聚焦顯微鏡實時監測，可以閉合從毛細血管到小靜脈直徑范圍的血管。血管精準閉合減少了對周圍組織的干擾，完整保護了組織的正常功能。雖然激光焊接閉合小血管具有一定優勢，但王飛等研究發現激光焊接也存在許多不良反應，如皮下瘀斑（24%～49%）、隱神經損傷后的皮膚麻木（6.7%）等[16]。

針對毛細血管及小靜脈這一類微細血管，傳統縫合方法無能為力，且對于周圍正常血管的損傷較大，而激光焊接技術可以很方便地針對這些血管進行閉合。然而，激光作用點較小，作用深度較淺，難以牢固閉合直徑較大的血管[17]。如何改進現有激光閉合血管的技術以適應更大范圍的血管閉合要求，這是未來激光閉合技術的研究重點。

1.2.2 超聲刀

超聲刀手術刀作為一種新型的機械能手術刀，區別于傳統手術刀通過銳利刃口劃開組織，超聲刀是以超聲振動作用于目標組織，不會通入電流，對肌肉神經不產生刺激，不會對裝有心臟起搏器的患者產生干擾[18]。它通過發生器產生頻率55.5 kHz、振幅0.1～0.3 mm的高頻諧波振動，通過特殊的刀頭傳遞到生物組織，使組織內水分流動、汽化，打開或游離組織層面[19]。同時，高頻振動會使蛋白質變性凝固，促使血管閉合，達到治療的效果。張立慶等[20]隨訪了患者消融、超聲刀手術和常規扁桃體切除術后2年的療效，通過自制的調查問卷發現在扁桃體殘留極點上，超聲組得分優于消融組和常規組，曠雨等[21]的研究也發現患者超聲刀手術后并發癥發生率低，僅為3.3%。

然而，目前國產超聲刀性能還不成熟，依賴進口；超聲刀刀頭容易損壞且價格昂貴；閉合血管難以保證足夠的組織連接強度；手術過程中，經常會出現霧化現象，干擾手術視野，這些都是醫用超聲刀未來發展中需要重點解決的問題。

1.2.3 結扎速血管閉合系統

在微創腹腔鏡手術中，醫生們經常使用LigaSure血管閉合系統。這個系統是在傳統雙極電刀基礎上改進而來的。它利用生物阻抗、電流、電壓變化等信息進行輸出功率實時負反饋調節，減少了手術過程中過高的熱量對周圍正常組織的損傷，達到精確治療的目的[22]。曠雨等[21]比較了采用LigaSure能量器械和傳統縫合技術在經腹宮頸癌切除術中的治療效果，發現能量器械組在平均手術時間、切除的淋巴結數目和術中失血量方面均優于傳統縫合組。能量器械可以顯著提高手術刀的安全性和有效性，具有較高的臨床應用價值。張陽等[23]的研究發現LigaSure能量器械術后并發癥發生率僅為2%。結扎速血管閉合系統雖然比傳統雙極電凝系統智能許多，但是這個系統目前只能安全閉合理論直徑7 mm以內的血管[24]，對于更粗一點的血管仍需要手動縫合，對于更細的靜脈血管也力不從心。因此，結扎速血管閉合系統未來還需要升級優化以適應更大范圍的血管焊接。

2 血管閉合器械未來發展趨勢

市面上的血管閉合器械，種類繁多。這些器械適用范圍不同，實際使用時，面對具體血管閉合要求需要針對性選擇合適的閉合器械，這極大地依賴醫生的經驗，頻繁更換器械也增加了醫生的工作量，不利于提高手術效率。一些血管閉合器械的執行末端活動自由度小，對于非游離狀態的血管抓取困難。Sánchez-Margallo等[25]的研究發現符合人機工程學的腹腔鏡器械可以顯著降低醫生手眼協調任務的完成時間，改善外科醫生在腹腔鏡手術中的表現。因此，開發一種適用范圍廣、操作簡便、易上手的血管閉合器械至關重要。

以Angio-seal為代表的被動型經皮血管穿刺手術止血器械，主要通過在血管創口處放置促凝材料加速傷口溢出的血液形成血栓達到封堵止血效果，但是這些促凝材料作用時會在皮下膨脹極易造成皮下瘀斑，較大的鞘導入器又會增加出血性并發癥的概率[26]。以StarClose為代表的主動型經皮血管穿刺手術止血器械，通過鈦夾或者縫線物理閉合創口進行止血，簡單快速，但是實際使用過程中，鈦夾容易發生滑移造成傷口閉合不牢固而發生二次滲血，或縫線不易降解使術后發生傷口感染等并發癥[27]。經皮血管穿刺手術止血器械有兩種發展趨勢：① 優化器械結構設計，朝著多自由度、可靠閉合的方向發展；② 選用可降解且生物相容性好的材料，這兩點是實現經皮血管穿刺點簡單可靠止血的重要方向。

激光焊接對于毛細血管及靜脈小血管的閉合具有無可比擬的精準治療優勢，但其焊接功率低，對于稍粗的血管閉合就力不從心。超聲刀在實際使用過程中依然面臨組織液霧化干擾術野的問題，此外，國產超聲刀頭技術不過硬，實際臨床使用的超聲刀頭主要依靠進口，且易損壞、不耐用、價格昂貴[28]。Ligasure是在雙極電凝的基礎上升級而來的，其焊接閉合血管過程中一直根據鉗間反饋信號不斷調節，故可以減少組織熱損傷和煙霧的產生，達到精確治療的目的[29]。但是Ligasure目前只能安全閉合理論直徑7 mm以內的血管，對于更粗一些的血管仍需要手動縫合，對于更細的靜脈血管也力不從心。載能類血管閉合器械發展趨勢：① 研發成熟精準的能量控制系統，實現精準閉合血管，提高組織焊接質量，減少對正常組織的熱損傷；② 優化刀頭設計，延長刀頭使用壽命，實現更大尺寸范圍的夾持。

3 結論

外科手術的發展離不開血管閉合技術的進步。隨著生活水平的提高，患者們對手術過程中止血的耗時、損害、安全性和可靠性提出了更高的要求，這些需求極大地促進了血管閉合器械的發展。各種血管閉合器械都有自己的局限性，需要根據實際情況合理選用。而種類繁多的血管閉合器械的選擇和使用無疑增加了醫生的負擔。此外，器械操作不當又會加劇血管閉合后感染和并發癥的發生。高效、好用的血管閉合器械將會是未來的發展方向。非載能類血管閉合器械的發展趨向于操作便捷、安全可靠、適用范圍廣；載能類血管閉合器械的能量控制系統正向著智能化、精準化方向發展；能多自由度抓取、剪切并有閉合功能的執行末端是操作非游離類血管閉合的重要組成部分，符合人機工程學的執行末端將會極大提高醫生操作的舒適性，亦是提高外科止血效率的關鍵。