下腔靜脈濾器致靜脈管壁損傷及修復的實驗研究

石浩釩 史亞東 施萬印 顧建平

靜脈血栓栓塞癥（venous thromboembolism，VTE），包括深靜脈血栓形成（deep vein thrombosis，DVT）和肺動脈血栓栓塞（pulmonary embolism，PE），是一種由多種危險因素引起的血液在血管腔內(nèi)異常凝結的疾?。?］。住院患者中PE 的發(fā)病率和病死率較高，而栓子常由下肢DVT 血栓脫落而致［2］。目前，下腔靜脈濾器（inferior vena cava filter，IVCF）已被臨床廣泛應用于下肢DVT 患者，以預防發(fā)生致命性PE。隨著對IVCF 長期留置所致相關并發(fā)癥認識的加深，IVCF 已由永久性濾器轉變?yōu)閼每苫厥諡V器為主［3］。濾器結構特性、留置血管內(nèi)時長以及靜脈管壁增生程度等均可影響濾器的取出成功率［4］。

本研究通過動物實驗，評估濾器置入和取出對下腔靜脈管壁的損傷作用，濾器留置血管內(nèi)對靜脈管壁的致炎性反應以及纖維增生修復的程度，并觀察濾器取出后腔靜脈管壁的改變，為臨床合理和正確使用濾器提供理論依據(jù)。

資料與方法

1.實驗材料

實驗動物： 健康實驗用巴馬豬15 只，體重14.7～32.2 kg，平均 24.0 kg，雌雄不限。由南京醫(yī)科大學附屬南京醫(yī)院動物實驗中心提供。實驗動物處置依據(jù)國家科學技術委員會頒布的《實驗動物管理條例（2013 年 7 月 18 日修正版）》。

下腔靜脈濾器： 本研究所使用動物專用下腔靜脈濾器系統(tǒng)，由湖南埃普特醫(yī)療器械有限公司惠贈。濾器外形采用雙層非對稱放射狀支撐桿的類圓錐狀設計，經(jīng)鎳鈦合金管激光雕刻而成。濾器可經(jīng)股靜脈或頸靜脈途徑釋放。濾器頂端為回收鉤，回收需經(jīng)頸靜脈途徑。濾器輸送系統(tǒng)為6 F，回收系統(tǒng)為10 F。

2.實驗方法

動物分組：15 只實驗動物中，隨機選取10 只經(jīng)股靜脈入路置入濾器，5 只經(jīng)頸靜脈置入濾器。不同動物隨機分別于濾器置入后 21、30、45、60、90 和180 d 行濾器取出術。濾器取出后，動物分為兩組：A 組（2 例濾器置入 21 d，2 例置入 30 d，3例置入 45 d，2 例置入180 d，共 9 只動物）濾器取出即刻，空氣栓塞法處死，解剖取下腔靜脈標本進行病理分析；B 組（3 例濾器置入 60 d，3 例置入90 d，共6 只動物）飼養(yǎng)30 d 后再次造影復查，處死后解剖取下腔靜脈標本進行病理分析。

動物術前準備與麻醉： 所有動物術前予以雙側頸前區(qū)以及腹股溝區(qū)備皮。禁食12 h 后，地西泮20 mg 肌肉注射鎮(zhèn)靜動物，予耳背靜脈留置針，先靜注射丙泊酚（5 mg/kg）麻醉，以角膜反射、四肢肌肉松弛程度評估麻醉效果。術中丙泊酚經(jīng)微量泵靜脈注射[0.1 mg/（kg·min）]維持麻醉，予以吸氧（3 L/min）。術中予心電監(jiān)護，并根據(jù)心率、血壓以及呼吸頻率調(diào)節(jié)麻醉深度。

濾器置入：經(jīng)股靜脈入路時，Seldinger 法穿刺動物右側股靜脈并置入血管鞘組留置操作通路，濾器置入之前行下腔靜脈造影，明確雙側腎靜脈開口，觀察下腔靜脈有無閉塞或畸形等，同時測量下腔靜脈直徑等參數(shù)。濾器置入后行下腔靜脈造影復查和DSA 三維重組，觀察下腔靜脈是否通暢，有無管壁痙攣或對比劑外溢等，記錄回收鉤與下腔靜脈管壁的相對位置。采用經(jīng)頸靜脈入路時，操作步驟類似。根據(jù)濾器置入前后記錄的回收鉤相對位置，測量濾器從輸送鞘釋放后的位移距離。根據(jù)三維成像，測量回收鉤距離下腔靜脈管壁的最小距離以及同層截面的血管直徑，通過比較兩者數(shù)值對濾器置入時的自中心性進行分析。濾器自中心性等級定義（1 級：D＞（2/3）R；2 級：D 介于（1/3~2/3）R；3 級：D 介于（0~2/3）R；4 級：D=0。D為濾器置入后回收鉤和管壁最小距離（mm），R 為軸位同層截面上靜脈管腔半徑（mm）。濾器置入后，常規(guī)每日給予氯吡格雷（泰嘉，深圳信立泰藥業(yè)）50 mg，與飼料同服。

濾器取出： 取出時均經(jīng)頸靜脈穿刺入路。以Seldinger 法穿刺動物右側頸靜脈并置入血管鞘組留置操作通路，濾器取出之前通過造影觀察濾器是否傾斜、濾器內(nèi)有無血栓等。取出后行下腔靜脈造影復查和DSA 三維重組，觀察下腔靜脈有無痙攣或對比劑外溢等。根據(jù)濾器置入后和取出前造影所示回收鉤的相對位置，測量回收鉤在血管腔內(nèi)的位移距離。根據(jù)三維成像，測量回收鉤距離下腔靜脈管壁的最小距離以及同層截面的血管直徑，通過比較兩者數(shù)值對濾器在血管腔內(nèi)的自中心性進行分析。評估由濾器取出技術因素引起下腔靜脈管壁損傷的可能性。

病理分析： 解剖獲取下腔靜脈自肝段至髂靜脈分叉水平處，肝素生理鹽水沖洗后大體觀察濾器段下腔靜脈形態(tài)，以10%甲醛溶液固定標本后制成病理切片，進行 HE、Masson 及普魯士藍染色，分別在放大40、100 以及200 倍顯微鏡下觀察不同平面（濾器段和非濾器段）血管管壁損傷、炎性反應以及纖維增生程度。通過觀察靜脈管壁內(nèi)膜的連續(xù)性、 局部含鐵血黃素沉著判斷血管管壁損傷；通過HE 染色上炎性細胞的浸潤程度，判斷炎性反應的程度和范圍；通過Masson 染色觀察膠原纖維的增生與否。并通過ImageJ 1.8.0（National Institutes of Health，美國）軟件對病理切片血管內(nèi)膜炎性細胞浸潤面積百分比、 纖維增生面積百分比以及含鐵血黃素沉積面積比進行半定量分析。

3.統(tǒng)計分析

實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 22.0 軟件進行，計量資料數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標準差（±s）表示，對計量資料數(shù)據(jù)的組間比較采用配對t 檢驗，對等級資料數(shù)據(jù)的組間比較采用Fisher 精確概率法或χ2分析，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

1.DSA 表現(xiàn)

濾器置入： 所有動物濾器置入前下腔靜脈造影未見明顯移出，直徑為（14.0±1.4）mm。濾器置入后，造影提示濾器在位，下腔靜脈均通暢，未見管腔急性閉塞或對比劑外溢等征象（圖1a，1b）。置入后下腔靜脈直徑為（14.5±1.4） mm，與置入前相比，無統(tǒng)計學差異。2 只動物（2/15，13.3%）濾器置入后可見下腔靜脈局部痙攣，表現(xiàn)為濾器兩端管腔直徑縮小，管壁欠光整。除1 例（經(jīng)股靜脈入路）置入后濾器回收鉤貼壁外，其余濾器形態(tài)尚可，未見明顯傾斜。如表1 所示，經(jīng)股靜脈和經(jīng)頸靜脈穿刺入路置入濾器的動物之間在濾器置入前后下腔靜脈管徑差值、回收鉤位移距離、回收鉤與管壁最小距離以及自中心性等級等方面，無顯著統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。

濾器取出： 取出濾器前下腔靜脈造影未發(fā)現(xiàn)濾器內(nèi)血栓，3 例濾器（2 例置入 60 d，1 例置入 90 d）明顯傾斜、貼壁?；厥者^程中，回收鉤緊貼管壁，圈套器難以捕捉，通過“導絲成環(huán)”技術分離回收鉤后，成功取出濾器。濾器取出后即刻下腔靜脈造影提示管腔通暢，部分可見管壁毛糙、痙攣，但無明顯對比劑外溢（圖 1c，1d）。6 只動物濾器取出 30 d后隨訪造影，下腔靜脈管壁均光滑。如表2 所示，不同穿刺入路置入的濾器在管腔內(nèi)留置期間，在濾器位移距離、 回收鉤與管壁最小距離以及濾器在血管腔內(nèi)的自中心性等級等方面，無顯著統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。

2.病理表現(xiàn)與病理分析

濾器取出后即刻下腔靜脈標本大體觀，濾器段內(nèi)膜粗糙，部分標本局部內(nèi)膜掀起，而非濾器段內(nèi)膜光滑。隨訪30 d 后下腔靜脈標本濾器段內(nèi)膜光滑，但較之非濾器段稍有增厚。在濾器取出困難的3 例動物中，濾器取出即刻后濾器段下腔靜脈內(nèi)膜有明顯損傷，光鏡下表現(xiàn)為內(nèi)膜粗糙、中斷，部分可見內(nèi)膜與中膜分離的現(xiàn)象。而非濾器段內(nèi)膜增生以及炎性細胞浸潤不明顯（圖2）。對于濾器取出后隨訪30 d 的動物，下腔靜脈管壁改變接近正常。

下腔靜脈標本病理半定量分析結果如表3 所示，置入時間越長，濾器段下腔靜脈管壁內(nèi)炎性細胞浸潤以及纖維增生程度越重，但管壁炎性細胞浸潤程度與濾器留置時長之間無顯著統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。分別以 HE 染色炎性細胞浸潤面積百分比（HE%）以及Masson 染色纖維增生面積百分比（Masson%）為因變量，濾器置入天數(shù)（D≤180 d）為自變量進行Spearman 秩相關檢驗，結果提示HE%與 D 不相關，相關系數(shù) r=0.1303（P=0.6434）；而 Masson%與 D 相關，相關系數(shù) r=0.6191（P=0.0139），相關模型中自變量D 有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），所得模型為 Masson%=5.702+0.0329×D。濾器置入后21 d，即可觀察到較明顯的膠原纖維增生，其后增加平緩，而到置入后60 d，可觀察到增生程度和范圍加速增加，其后再次變緩（表3）。

表1 濾器置入前后分析

表2 濾器取出前后分析

圖1 圖示實驗濾器的置入與取出途徑。a)經(jīng)頸靜脈入路置入下腔靜脈濾器；b)經(jīng)股靜脈入路置入下腔靜脈濾器；c)經(jīng)頸靜脈入路回收濾器；d)取出體外的下腔靜脈濾器 圖2 濾器置入后45 d 取出即刻，非濾器段與濾器段腔靜脈管壁病理變化對比。a)HE 染色（×100）：非濾器段下腔靜脈內(nèi)膜增生不明顯，炎性細胞浸潤不明顯；b)HE 染色（×100）：濾器段下腔靜脈內(nèi)膜增生伴大量炎性細胞浸潤；c)Masson 染色（×200）：非濾器段腔靜脈內(nèi)膜染色分布均勻，新生纖維不明顯；d)Masson 染色（×200）：下腔靜脈內(nèi)膜染色分布不均，內(nèi)膜下大量新生纖維呈粉紅染色

討 論

自 1967 年第一款永久型 IVCF 至 1984 年第一款可回收IVCF 問世，迄今已有20 余種。盡管IVCF 在應用指征等方面尚存在爭議，其在預防致命性PE 方面的價值已被較多研究結果支持［5,6］。雖然第10 版靜脈血栓栓塞抗栓治療指南（ACCP-10）降低了 IVCF 臨床使用的證據(jù)等級［7］，以及美國 IVCF 置入趨勢隨 2010 年 FDA 發(fā)布濾器相關并發(fā)癥警告后有所下降，但仍維持在較高的數(shù)量水平［8］。隨著 2011 年中華醫(yī)學會放射學分會介入學組發(fā)布《下腔靜脈濾器置入術和取出術規(guī)范的專家共識》，腔靜脈濾器在我國的應用也日趨專業(yè)化和規(guī)范化［9］。

表3 病理結果分析

IVCF 類型包括永久性、 臨時性和可回收濾器，以及日漸應用增多的可轉換濾器以及可降解濾器等［9,10］?？苫厥?IVCF 因其臨時、永久兩用的特點，相比單純永久性或臨時性IVCF，近年來的應用更為廣泛； 并且多數(shù)共識均主張盡可能在規(guī)定的時間窗內(nèi)取出濾器［9］。依據(jù)形態(tài)和結構，IVCF 大致可分為：（1） 紡錘形 IVCF，代表濾器如OptEase、TrapEase 以及 Aegisy 濾器等；（2）圓 錐形或傘形IVCF，代表濾器如 Celect、Option、Denali等濾器；（3）不規(guī)則形。不論何種 IVCF，長時間留置體內(nèi)都可能出現(xiàn)濾器變形、阻塞，以及下腔靜脈血栓形成等并發(fā)癥，進而出現(xiàn)下腔靜脈和濾器阻塞，影響下腔靜脈通暢性，導致下肢靜脈血液回流受阻，出現(xiàn)相應癥狀而降低患者生活質(zhì)量［11-15］。一般地，紡錘形濾器較易出現(xiàn)濾器阻塞和下腔靜脈血栓形成，可取出窗口期相對較短；而圓錐形濾器則較易出現(xiàn)濾器穿通靜脈管壁，擁有相對較長的可取出窗口［16］。因此，對于某些需要較長濾器保護的患者，應盡可能應用圓錐形或傘形IVCF。臨床上此類濾器大多于置入后2～3 個月左右取出，本研究將濾器取出窗口最長定為180 d 也是基于此。

近年來，國內(nèi)外關于濾器的研制進展快速，如國內(nèi)周春高等［17］、陳國平等［18］等進行的自制 IVCF實驗研究，獲得了較穩(wěn)定的體外實驗以及動物實驗模型；國外也有作者開展動物實驗，初步驗證了可降解濾器預防肺栓塞的安全性和有效性［19］。但是，濾器置入腔靜脈內(nèi)，針對濾器與靜脈管壁之間的損傷與修復反應、濾器對腔靜脈管壁的損傷是否可逆等問題，國內(nèi)外尚缺乏相應的動物實驗研究。

本研究結果顯示，經(jīng)股靜脈或頸靜脈濾器置入時和留置血管腔內(nèi)期間的位移距離和自中心性等級，均無明顯統(tǒng)計學差異（P＞0.05），提示 IVCF置入途徑等因素對靜脈管壁的損傷影響較小。進一步分析顯示，內(nèi)膜的炎性細胞浸潤程度與濾器留置腔靜脈內(nèi)時長之間無顯著統(tǒng)計學差異（P＞0.05），但濾器置入后下腔靜脈管壁膠原纖維增生程度可能和置入時長相關。濾器置入后21 d，即可觀察到較明顯的膠原纖維增生，其后增加平緩，而置入后60 d，可觀察到增生程度和范圍加速增加，其后再次變緩。這種變化的機制尚不明確，可能與濾器支腳緩慢持續(xù)的張力刺激有關。這個發(fā)現(xiàn)可解釋臨床上濾器置入后2～3 個月，濾器段下腔靜脈管腔變窄現(xiàn)象。也提示濾器留置時間越長，取出濾器的難度將相應增加；對于傘型點接觸濾器，應盡可能選擇置入后2～3 個月內(nèi)取出。另外，濾器取出后即刻病理提示下腔靜脈內(nèi)膜中部分中斷、不連續(xù)，但隨訪30 d 后病理提示內(nèi)膜接近正常，局限性損傷得到修復。表明在一定時期內(nèi)，濾器留置造成的靜脈管壁損傷是局限性的，可隨著濾器的取出而逐漸修復。但并不意味著對于留置較長時間的濾器，都可以盲目或者野蠻取出；濾器和管壁之間損傷和修復的病理機制尚需進一步闡明。

有研究對IVCF 置入下腔靜脈后所產(chǎn)生的血流動力學改變進行分析，計算機建模結果表明IVCF 置入后支腳和過濾單元對于血流動力學性能有明顯影響，且在支腳區(qū)域易產(chǎn)生內(nèi)膜增生，即支腳上易產(chǎn)生“爬皮”現(xiàn)象［20］。而在纖維增生的過程中，起重要作用的包括平滑肌細胞、內(nèi)皮細胞、基質(zhì)金屬蛋白酶以及血管生成因子等。也有數(shù)學建模表明，IVCF 置入后下腔靜脈管壁纖維增生可能由管壁內(nèi)膜剝脫以及膠原成分轉化所致［21］。本研究也有相似發(fā)現(xiàn)，靜脈管壁增生最明顯的地方為濾器支腳“埋入”靜脈管壁的地方，該區(qū)域也有較多的炎性細胞的浸潤，而其他區(qū)域的靜脈管壁則相對正常。提示濾器支腳錨定區(qū)域的局限性損傷，進而出現(xiàn)炎性反應，出現(xiàn)較多炎性細胞的浸潤，而隨著時間的推移，局部出現(xiàn)反應性的纖維增生，管壁增厚。

本研究存在一定局限性。首先，實驗動物的樣本量較小，統(tǒng)計結果因而可能存在偏倚。其次，由于樣本量小，導致兩組間的觀察時間點沒有完全對應，不能如實反應兩組間在影像學和病理學上的差異，需要未來研究中進一步增加樣本量。另外，本文沒有比較紡錘形IVCF 和傘形IVCF 對腔靜脈管壁的損傷和修復反應是否存在差異； 病理分析中，沒有采用免疫組化等手段對血管特定組織成分進行分析。由于實驗中選擇的是動物專用濾器，因此本研究的結論是否普遍適用于臨床實踐，尚需進一步探討。