血管吻合技術(shù)研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀

彭 云 黃文賢 江 盼

中國人民解放軍77231 部隊(duì)醫(yī)院急診科，云南 臨滄 677000

外科手術(shù)精細(xì)化程度的提高得益于顯微外科的迅速發(fā)展，從斷指（肢）再植到組織重建，可以達(dá)到功能性與美觀性的統(tǒng)一。而顯微外科手術(shù)的關(guān)鍵在于血管吻合的質(zhì)量，1902 年法國外科醫(yī)師采用外科縫線進(jìn)行了世界首例血管吻合手術(shù)，1960 年美國發(fā)明了第一代顯微外科器械并成功吻合了直徑1.6 mm 小血管[1]，自此顯微外科血管吻合技術(shù)迎來了跨越式發(fā)展。2019 年，中國兩位手外科醫(yī)師以間斷縫合成功將直徑0.2 mm 的小鼠尾動(dòng)脈吻合，使得血管吻合技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。然而，臨床血管吻合仍以手工縫線為主，其難度較大，對(duì)醫(yī)師自身素質(zhì)要求高，因此，本文從縫線、吻合器、粘合劑、激光及組織工程等五個(gè)方面綜述血管吻合技術(shù)的研究進(jìn)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 血管縫線吻合

雖然手工縫線間斷縫合仍然是目前顯微外科學(xué)界公認(rèn)的血管吻合金標(biāo)準(zhǔn)，但為提高血管吻合質(zhì)量、縮短縫合時(shí)間、減少血管危象發(fā)生率，臨床上對(duì)不同縫合方式進(jìn)行不斷的探索。Aihara 等[2]在顳淺動(dòng)脈—大腦中動(dòng)脈吻合中使用水平褥式縫合取得了與間斷縫合相同的通暢率，且縮短了縫合時(shí)間；Odobescu 等[3]在Thiel 防腐血管模型中的研究顯示，水平褥式縫合小滲漏發(fā)生率較間斷縫合增高。仇申強(qiáng)[4]回顧了165 例游離皮瓣再植和316 例斷指再植術(shù)，所有血管縫合均采用水平褥式或垂直褥式縫合，結(jié)果游離皮瓣再植成功率為99.39%，斷指再植成功率為97.47%，失敗的9 例均為擠壓離斷再植。Ridha 等[5]曾使用側(cè)切小血管擴(kuò)大口徑再吻合的方法解決端—端吻合時(shí)血管直徑差異大的問題，雖然該方法操作簡(jiǎn)便、吻合速度快，但卻因?yàn)槲呛峡诔梢欢ń嵌?，存在吻合口阻塞率高、?dòng)脈瘤發(fā)生率高、吻合需血管較長(zhǎng)、止血困難等缺陷，現(xiàn)已不常用；Lorenzi 等[6]采用間斷褥式縫合解決了這一問題，且吻合效果較好。Bae 等[7]采用聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚環(huán)氧乙烷和帶正電的共聚物組成的電紡納米纖維制成血管縫線，具有靜電吸附肝素的特性，可有效防止吻合口血栓形成。

2 血管吻合器法

由于手工縫線吻合血管十分依賴術(shù)者的臨床經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平，因此顯微外科技術(shù)門檻仍然較高，外科醫(yī)師需要通過合成材料、離體組織、動(dòng)物活體血管吻合的階梯練習(xí)，然后再從長(zhǎng)期臨床實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)甚至教訓(xùn)，才能達(dá)到較高的水平。為降低血管吻合難度、提高吻合質(zhì)量，血管吻合器被不斷發(fā)明和改進(jìn)。目前常見的血管吻合器有磁管法、吻合夾法和針環(huán)法3 類。訂書釘法和套管法由于存在明顯缺陷已被棄用，鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。

2.1 磁管法

磁管法利用一對(duì)特殊設(shè)計(jì)的磁性圓環(huán)，使血管斷端吸合在一起，從而達(dá)到血管吻合的目的。德國學(xué)者Klima 等[8]曾利用磁管法進(jìn)行了32 例冠狀動(dòng)脈搭橋手術(shù)，術(shù)后血管通暢率100%，但國內(nèi)尚無磁法血管吻合的臨床研究報(bào)道。早期的磁管法由于磁性物質(zhì)磁能較弱、體積大、生物相容性差，而Shi 等[9]改進(jìn)了吻合裝置材料，在磁能較大的釹鐵硼外鍍一層鈦，增大磁力、減小體積，可滿足永久植入需求。Xue 等[10]利用磁管法開展了狗的脾腎分流術(shù)試驗(yàn)，血管吻合效果滿意。

2.2 吻合夾法

血管吻合夾（vessel closure system，VCS）由Kirsch 等[11]于1992 年提出，其吻合原理為吻合夾通過機(jī)械力使外翻的血管斷端緊密貼合在一起，而不需要刺穿血管壁，從而使血管內(nèi)膜更加光滑。VCS 的夾閉力以彈力為主，也有卡扣設(shè)計(jì)[12]；其材料以鎳鈦合金為主，也有聚四氟乙烯或其它可吸收材料。然而，VCS 仍有三個(gè)比較明顯的缺點(diǎn)：（1）斷端血管外翻和對(duì)齊操作需要額外的器械輔助，操作不夠簡(jiǎn)便，并且輔助吻合器械結(jié)構(gòu)復(fù)雜不能重復(fù)使用；（2）VCS 夾閉力度很難掌控，夾閉輕則有吻合口瘺甚至裂開的危險(xiǎn)，夾閉重則可能導(dǎo)致管腔狹窄； （3）非吸收材質(zhì)的VCS 可使此處血管失去生長(zhǎng)和舒縮功能，因此不能用于兒童。

2.3 針環(huán)法

針環(huán)法是血管吻合器中應(yīng)用最多、最成熟的方法，其原理是吻合環(huán)（或稱吻合輪）上有若干細(xì)針和小孔均勻、環(huán)形、交叉排列一圈，吻合前先將血管斷端分別外翻掛在兩個(gè)吻合環(huán)上，然后將吻合環(huán)嵌合閉鎖。目前臨床應(yīng)用的吻合器原理均屬于針環(huán)法。針環(huán)法先后經(jīng)過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和大量臨床應(yīng)用，具有明顯優(yōu)點(diǎn)：（1）吻合操作簡(jiǎn)便、可以不用輔助器械；（2）吻合速度快，部分血管可在肉眼直視下吻合；（3）通暢率高于手工吻合。但是伴有粥樣硬化的血管易出現(xiàn)撕裂，不宜應(yīng)用針環(huán)法。張穹等[13]使用聚乳酸和聚己內(nèi)酯研制了一套可降解針環(huán)血管吻合系統(tǒng)，兩種材料均為生物可吸收材料，其中針和環(huán)由聚乳酸制成，聚己內(nèi)酯在50℃溫水中可縮小包裹、加固針環(huán)系統(tǒng)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，新型吻合系統(tǒng)吻合時(shí)間短于手工吻合法、吻合口破裂壓與手工吻合法組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 血管粘合劑法

由于待吻合血管均處于塌縮狀態(tài)，為避免使用粘合劑導(dǎo)致血管內(nèi)狹窄甚至黏合閉塞，醫(yī)用粘合劑法吻合血管時(shí)必須使用血管支架，因此，血管粘合劑法的發(fā)展過程，實(shí)則為醫(yī)用粘合劑與血管支架不斷進(jìn)步的過程。醫(yī)用粘合劑按來源有生物提取、復(fù)合型和化學(xué)合成三類，生物提取類以纖維蛋白粘合劑（fibrin sealant，F(xiàn)S）為代表，主要有人源和豬源兩種。但是由于其粘合強(qiáng)度較小，且制藥難度大、價(jià)格偏貴，目前在血管吻合方面僅作為手工縫線吻合的補(bǔ)充[14]。

3.1 復(fù)合型醫(yī)用粘合劑

復(fù)合型以白蛋白—戊二醛類膠（albumin-glutaraldehyde glue，AGG）為代表，其采用牛血白蛋白和戊二醛加工而成，其粘合強(qiáng)度較大，多用于心臟、動(dòng)脈手術(shù)，但是顯著的細(xì)胞毒性、和潛在的感染風(fēng)險(xiǎn)及組織纖維化風(fēng)險(xiǎn)限制了其應(yīng)用。

3.2 化學(xué)合成粘合劑

化學(xué)合成粘合劑有氰基丙烯酸酯醫(yī)用膠、聚癸二酸丙三醇丙烯酸酯[poly(glycerol sebacate acrylate)，PGSA]。其中氰基丙烯酸酯是一類化合物的統(tǒng)稱，具有多種變構(gòu)體，常見的有2-氰基丙烯酸辛酯和N-丁基-2-丙烯酸氰（HISTOACRYL?組織膠水主要成分）。Aizawa 等[15]應(yīng)用氰基丙烯酸酯粘接吻合小鼠股動(dòng)脈，發(fā)現(xiàn)吻合口直徑、通暢率和異物反應(yīng)水平與手工縫合法相當(dāng)。目前，2-氰基丙烯酸辛酯和N-丁基-2-丙烯酸氰已在美國和德國用于皮膚組織黏合、切口感染預(yù)防等方面。但是其在深部組織中的生物安全性仍有爭(zhēng)議，Suh 等[16]研究了2-氰基丙烯酸酯在大鼠頸深部的生物相容性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1 年內(nèi)2-氰基丙烯酸酯周圍組織巨噬細(xì)胞未見顯著降低，且呈現(xiàn)逐漸纖維化過程。Lang 等[17]報(bào)道PGSA 這種聚合物在紫外光照下快速固化，具有疏水性和生物仿生彈性，并且其降解產(chǎn)物為人體含有的甘油和皮質(zhì)酸，是已知最為理想的血管粘合劑。目前，PGSA 已在小范圍人體血管頸動(dòng)脈重建中實(shí)現(xiàn)快速、可控的止血[18]，目前進(jìn)行PGSA 的Ⅲ期臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證其臨床效果及安全性。

3.3 血管支架

血管支架種類較多，按溶解性分為不可溶解和可溶解兩類，有的不可溶解血管支架需要做血管側(cè)切口取出，且較難保持吻合口形態(tài)[15]；Horiuchi 等[19]利用靜脈導(dǎo)管從遠(yuǎn)端靜脈進(jìn)入吻合端作為血管內(nèi)支架，縫合了5 例靜脈損傷患者并取得良好臨床療效。生物相容性較好的鎳鈦合金記憶金屬支架無需取出，在一項(xiàng)大鼠腹主動(dòng)脈吻合試驗(yàn)中保持了26 周的通暢[20]?？扇苄灾Ъ苡胁绰迳衬?07（Polosham407，P407）、聚乳酸、聚己內(nèi)酯等，這些支架均有可降解、降解產(chǎn)物無毒、無刺激的特點(diǎn)。P407 是聚氧丙烯乙二醇與環(huán)氧乙烷形成的嵌段共聚物，濃度20%～40%的P407 水溶液加熱到相變溫度可變成凝膠狀用于充盈血管，低于相變溫度又可重新變?yōu)橐簯B(tài)。侯彪[21]使用P407 聯(lián)合PGSA 進(jìn)行家兔頸動(dòng)脈粘合，6 周通暢率100%，電鏡掃描顯示內(nèi)膜修復(fù)程度優(yōu)于手工縫合組。羅廷澤等[22]認(rèn)為P407 作為血管內(nèi)支架溫度控制較難，過高（＞43℃）容易損傷內(nèi)膜。聚乳酸目前多用于直徑大于3 mm， 韓本松等[23]制作了直徑0.5 mm 的聚乳酸網(wǎng)格狀支架，對(duì)大鼠尾動(dòng)脈進(jìn)行吻合，結(jié)果1 個(gè)月內(nèi)血管吻合口保持通暢，證明了聚乳酸支架修復(fù)微小血管是可行的。羅廷澤等[22]研制了一種以聚己內(nèi)酯為主要成分的記憶套管，加熱后可縮小至擬吻合血管大小，配合N-丁基-2-丙烯酸氰可作為血管外支架，當(dāng)待吻合血管兩端被記憶套管撐開后，再進(jìn)行端-端粘合。

4 激光血管吻合

激光血管吻合（laser-assisted vascular anastomosis，LAVA）需根據(jù)待吻合血管大小選擇合適參數(shù)（波長(zhǎng)、光斑大小、能量密度等）的激光，再配合焊接材料和一定的作用時(shí)間進(jìn)行吻合。不同激光器有不同的波長(zhǎng)，即不同穿透深度，目前常見的有CO 激光器、釔鋁石榴石晶體（Nd:YAG）、激光二極管和氬離子激光器等。焊接材料（solder），又稱為加固材料（scaffold）是可以吸收特定波長(zhǎng)激光的輔助材料，可以減輕血管損傷并加固吻合口。最早的焊接材料為難以掌握的液體（血液），后來逐漸發(fā)展出纖維蛋白原、亞甲藍(lán)基蛋白、蛋白/染料混合物等半固體材料。近年來，聚(乳酸-乙醇酸)[poly(lactide-coglycolide)，PLGA][24]、聚氧化乙烯（polyethylene oxide，PEO）[25]為代表的固體焊接材料被應(yīng)用，降低了操作難度和術(shù)后并發(fā)癥。LAVA 臨床應(yīng)用較少，激光參數(shù)設(shè)置、焊料選擇及其生物安全性問題仍有待解決。Leclère 等[26]運(yùn)用二極管激光器輔助手工縫合法進(jìn)行了11 例手外科急診手術(shù)的血管吻合，吻合血管直徑＜1.5 mm，手術(shù)均獲成功。

5 組織工程血管

在嚴(yán)重創(chuàng)傷組織重建、心臟搭橋手術(shù)及血管長(zhǎng)度不 夠的血管吻合時(shí)，常需要取一段患者正常血管進(jìn)行移植，增加了患者的痛苦。組織工程血管（tissue engineered blood vessels，TEBVs）應(yīng)運(yùn)而生，從20 世紀(jì)初開發(fā)的玻璃管和金屬管，到目前用于人類主動(dòng)脈修復(fù)的氟聚合物網(wǎng)，這些TEBVs 的直徑均大于1 cm，較小的管徑增大了血栓和內(nèi)膜增生的風(fēng)險(xiǎn)，限制了其在顯微外科的應(yīng)用。近年來，小直徑TEBVs 研究有了較多進(jìn)展。Li 等[27]在膠原管中預(yù)植內(nèi)皮細(xì)胞，制得1 mm 內(nèi)徑的TEBVs，接入小鼠股動(dòng)脈和股靜脈中，在未應(yīng)用抗凝劑的情況下保持了1 周通暢。Kimicata 等[28]使用去細(xì)胞的心包細(xì)胞外基質(zhì)和聚富馬酸丙烯酯生物雜交制成的1mm 直徑血管，Jirofti 等[29]使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）、聚氨酯（polyurethane，PU）和聚己內(nèi)酯（polycaprolactone，PCL）按一定配比制成納米纖維TEBVs，在周向應(yīng)力、破裂壓力和結(jié)構(gòu)順應(yīng)性方面均表現(xiàn)優(yōu)異。

雖然目前只有部分型號(hào)的血管吻合器得到臨床規(guī)模應(yīng)用，血管外科技術(shù)要求依然較高。但是隨著新型材料和新型技術(shù)的不斷出現(xiàn)，各種材料實(shí)用性和安全性的證實(shí)，未來血管吻合方式必將更加豐富，簡(jiǎn)單易行，并且吻合速度、吻合效果也會(huì)逐步提高。