
微血管手工吻合技术由Carrel于1912年发明,目前已成为显微外科的核心手术技术之一。这种血管吻合方法疗效确切,但有耗时费力的缺点,且缝线作为异物残留也会引发炎性反应。近年来血管吻合器广泛应用于临床,不但提高了血管吻合质量,还可加快手术速度。Carrel提出的理想血管吻合4个原则是血管吻合工具改进的目标,现相继出现了负压环吻合器、血管支架吻合器、卡扣样吻合器、纤维蛋白胶、P407等新技术,该文重点介绍了这些技术的优缺点。
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血管吻合技术广泛应用于创伤救治、断肢再植、游离皮瓣移植、整形修复等领域,随着血管造影术、心脑导管术等介入手术的开展,医源性血管损伤有增无减[1,2]。目前的人工血管吻合方法由法国医生Carrel于1912年首创,其手工针线缝合血管的技术具有临床效果确切、廉价、易于实现等优点,但存在耗时长、针线异物残留、缝合质量因术者熟练度不同而偏移较大等缺点。且这种方法也不完全符合Carrel本人提出的4个理想血管吻合原则[3],即避免吻合口狭窄、避免血管腔狭窄和凹凸不平、断端血管内膜紧贴、避免吻合材料与血液直接接触。因此,血管吻合工具及技术的开发成了研究者关注的焦点,希望能弥补手工吻合的不足。
目前应用于临床的较为成熟的血管吻合器是73-Ⅱ型血管吻合器[4,5,6,7,8]和GEM Coupler血管吻合器(原3 M Unilink system)[9,10],两者的原理相似,主体是分别套在血管2个断端的反向吻合的针环结构,通过耦合针的对接固定来实现血管吻合,不同之处在于对合装置的设计。与手工吻合技术相比,血管吻合器具有快速、操作简便、血管内膜对合良好等优点,但其针环材料不可吸收的弊端依旧无法符合避免吻合材料与血液直接接触的原则,Chang等[11]的研究证实若吻合端存在缝线、耦合针等异物,将产生血管内膜增厚和异物反应,影响生理功能。而且目前的血管吻合器价格高昂,在实际临床工作中,不少患者难以负担。
Tachi等[12]描述了一种带负压的环状吻合器,与传统吻合器用钢针固定血管近端和远端不同,Tachi尝试使用负压装置吸引血管壁,来达到血管近、远端与吻合器固定的目的。SD大鼠实验中,自夹闭大鼠股静脉至重新建立血运平均需要30 min。2周后,7条静脉中有6条依然畅通,另1条静脉与吻合装置滑脱。光镜下观察,见血管畅通,无纤维蛋白和血栓沉积。采用这种设计可以除去传统吻合器的耦合针结构,以达到无缝线目的,减少耦合针造成的炎性反应和异物反应,但是这种设计的吻合成功率(6/7,85.7%)远低于传统针环结构的GEM Coupler血管吻合器,Ardehali等[7]系统综述了2976例应用GEM Coupler血管吻合器病例,吻合成功率为98.5%;负压环吻合器在吻合速度上也没有太大优势,是一种很有前景但需要进一步改进的新型技术。
Prabhu和Homervanniasinkam[13]从血管支架中得到灵感,探索出一种利用血管支架进行血管吻合的新方法,从血管近端置入导针,并向远端移动,直至导针的一半长度通过吻合口,打开可回收的气囊,以撑开支架,在支架的支撑下,血管断端对合完成,在12点和6点处各缝1针,随后退出可回收的气囊,最后在9点处再缝1针,吻合完成,共3针。新西兰兔实验中(n=2),通过此方法对颈动脉进行吻合,16 d后血管畅通。这种方法需要在吻合口缝合3针,虽然并没完全达到无缝线的目,但是与传统的动脉缝合5~8针,静脉缝合7~10针相比,已经有很大的进步[14]。
2015年,Vokrri等[15]也探索了类似的方法,第一步依旧是利用血管支架支撑住血管断端,与Prabhu的实验不同,Vokrri利用生物胶吻合血管而非缝线。在动物实验中,采用该方法吻合5条兔血管的平均时间为(7.20±0.29) min,与对照组传统针线吻合5条血管的平均时间(17.44±0.30)min相比,差异有统计学意义(P=1.32×10-11)。在承受压强方面,实验组能承受的最大压强平均为284 mmHg (37.86 kPa),对照组在300 mmHg (40 kPa)时仍未出现破裂。与Prabhu的方法相比,Vokrri未使用缝线,完全做到了无缝线,但是这2种方法在吻合强度方面谁更占优势,值得进一步探索。
以上2种方法均是利用血管支架原理,都显著减少了血管吻合时缝线的使用,是对血管正常生理功能的有效保护,但这2篇文献均未对血管近端置入导针的破口是否影响血流进行讨论。而且,目前血管支架的材料主要有金属钽、医用不锈钢、镍钛合金等[16,17],其本身是不可吸收的金属或合金,在临床应用中,有不少导致血栓形成、支架内再狭窄的报道[18,19],所以这种方法的远期疗效还需要更深入研究,我们推测,在此基础上若有条件使用可吸收的血管支架,或许可以解决以上问题。
Li等[20]认为,目前的血管吻合器研发过于复杂,易误导开发者和使用者认为结构复杂的、昂贵的血管吻合器更加先进。他们描述了一种结构简单的卡扣样吻合器,主体部分是2个聚乙烯材料制成的柱状吻合环,其上分别有2个互成180°的卡扣装置,与对侧吻合环上的卡扣呈90°。安装时,只需使血管断端分别通过2个吻合环,调整血管内壁使其外翻,再将2个吻合环扣紧即可。在泄漏率测试中,在160、260、360 mmHg的压强下,实验组的泄漏率分别为(0.049 ± 0.015) ml/s,(0.078 ± 0.016) ml/s、(0.089 ± 0.008) ml/s,而对照组(手工吻合)泄漏率分别为(0.310 ± 0.014) ml/s、(1.123 ±0.033) ml/s、(2.092 ± 0.072)ml/s, 2组比较差异有统计学意义(P=0.003)。在吻合时间方面,文献中描述这种吻合技术全程仅需3 min,而手工吻合则需20~40 min,时间大大缩短。
这种吻合器具有结构简单、安装简便、成本低廉的特点,也克服了传统针环会损伤血管内壁的缺点,但聚乙烯这种刚性材料难以形变、不能吸收的特点,依旧使吻合处血管存在丧失正常舒缩功能的可能。这种设计在基础研究、尸体标本研究上被证明是可行的,研究者下一步可能会在活体动物模型上进行实验。
创伤的修复常常以纤维蛋白的黏连、结缔组织的连接作为开端,所以不少研究者试图利用生物材料模拟这一过程,试图通过某种"胶水"将断裂的血管粘接在一起,以恢复其结构与功能。但血管结构微小且血管壁结构复杂,只有断端良好对合才能使血管修复。因此在血管黏合之前,两端管腔需要某种材料来支撑,而这种支撑材料又必须具有在血管吻合完毕后快速溶解使血管再通的特性。所以,"胶水"和血管内支撑材料是这个思路的研究重点。目前常用的组织黏合剂有氰基丙烯酸酯(CA)、环氧化物、聚氨酯、间苯二酚-明胶黏合剂、纤维蛋白黏合剂(FS)、多酚黏蛋白等[21,22]。但文献对血管腔内支撑材料的描述较少。
Sacak等[23]尝试使用纤维蛋白胶将断裂的血管进行黏合,他们采用Wistar strain鼠,实验组、对照组各32只。将老鼠的颈动脉游离并剪断,实验组用纤维蛋白胶黏合,并用少许凝血酶和细针将多余的纤维蛋白胶除去,等待2 min使纤维达到最大强度后闭合伤口。对照组采用手工吻合血管。于术后第3、7、14、21天解剖实验组、对照组各8只老鼠,实验组第7、14天时各有1只鼠的血管堵塞,对照组第7、21天各有1只鼠的血管堵塞。在血管吻合速度方面,实验组平均20.78 min,对照组平均26.09 min。在Sacak等[23]的研究中,并未说明是否试图将血管壁外翻或将血管壁对齐,若无法做到这一点,可能会导致血管壁产生瘢痕,这也许是导致实验组血管堵塞的原因之一。但他的研究也说明利用生物黏合剂对血管修复是具有一定可行性,且在吻合时间上也存在优势。
是聚氧化乙烯(70%)和聚氧化丙烯(30%)的共聚物,目前常被用作药物载体[24]、疫苗生产和抗病毒治疗[25,26]。它具有随着温度而改变物理状态的特性,而且这种改变是可逆的,如在40 ℃时,它呈现出一种固态的凝胶状,而到达37 ℃时,它会变成液态。它的这种物理特性在2009年被Manchio等[27]用于研究是否能代替显微外科手术中微血管夹的临时止血作用,以减少微血管夹对小血管的机械损伤等缺点。
2011年,Chang等[11]把P407作为血管内的快速可溶的支持物进行研究,并结合医用胶水氰基丙烯酸酯,开发出一种新的血管吻合方法:首先在离断的血管远、近端注射少许P407并保持40 ℃,此时P407呈现固态,有止血和支持血管的作用,然后将血管远端与近端吻合,用氰基丙烯酸酯黏合吻合口,最后将温度降至37 ℃使P407转变为液态,血管再通。在大鼠实验中(n=30),利用P407与CA的吻合时间为(8.06±2.40)min,对照组手工吻合时间为(47.3 ± 5.0)min(P<0.01)。Chang等[11]还进行了病理切片、CT造影、磁共振造影等评价,都证明这种吻合方法具有可行性。
2013年,Zhao等[28]开发出一种新的肝素-Poloxamer,这种设计是为了增加Poloxamer 407吻合血管的质量和安全性。Zhao等[28]在兔颈动脉上进行实验,并从影像学、组织学、通畅率、流量、破裂压强等方面进行比较,HP组与P407组并无明显差异。2015年Qassemyar和Michel[29]再次就P407与CA吻合血管的方法在SD大鼠右髂总动脉上进行了验证,认为这种方式具有可行性,且耗时较短,较传统手工吻合更易掌握。
我们认为利用P407与CA吻合血管目前看来可能是一种理想的方法,这种方法近期血管再通效果确切,不使用针线,不会对血管内皮造成损伤,也不存在吻合环等刚性结构束缚血管的生理性舒缩,而且手术时间短,容易掌握。当然,这种吻合方式也需要进一步得到验证,如它的远期再通效果等,也并无文献就这种吻合方式与GEM Coupler血管吻合器等临床主流产品进行比较。
优良的血管吻合技术是显微手术能否成功的关键,目前血管吻合器仍不能代替手工吻合,外科医生在寻求新技术的同时,依旧不能忽视显微缝合技术的训练。虽然是微血管吻合的"金标准",但是它依旧有耗时费力的固有缺点,因此血管吻合技术的改进是有价值的。
血管吻合器目前已经有了相当的发展,其优势在于手术时间较手工吻合短,减少了血管内皮损伤和手术时间过长对患者全身情况的影响,适合手工吻合技术较不熟练的外科医生使用,且根据Rozen等[31]和Yap等[32]的研究,其通畅率、血栓形成率、远期并发症发生率与手工吻合并无统计学差别。其缺点在于其作为异物会引发无菌性炎性反应,血管有阻塞的风险,不可吸收的针环结构会使吻合处血管丧失正常舒缩的生理功能,不适合未成年患者使用,且耗材成本较高等。
目前学者研究的负压环吻合器、血管支架吻合器、卡扣样吻合器、纤维蛋白胶、Poloxamer 407等都是对现有吻合技术的改进,希望这样能更符合Alexis Carrel血管吻合4原则。因此我们认为,无缝线、可吸收、更廉价、更快速的血管吻合方案应当成为该领域专家和临床医生的研究方向。我们要加紧把这些宝贵经验应用到微血管吻合方案的开发、改良上来,精进医术,造福患者。
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