上篇文章，我们介绍了冠脉旁路移植病的大动物模型，其与临床的接近程度高，研究成本也相对较高，本文将从应用的角度出发，带大家深入了解其中的奥秘。

首先我们来看图1至图3，这组图描绘的是达芬奇机器人平台的一款新式冠脉搭桥（微血管）吻合器在冠脉搭桥手术中的应用。图1是手术操作切口及其在体表的位置分布，切口主要分布在左侧胸壁，切口虽然较多，但每一个都很小，平均1-2cm左右。图2是这款冠脉搭桥（微血管）吻合器的工作效果图。对此设备，大家是否感觉有点熟悉。左侧为冠脉固定器，俗称的“八爪鱼”的改进版，因为机器人手术的需要在上面嵌合了一个吹气管，右侧是这款吻合器的主体。图3是吻合器的吻合钉及血管吻合口效果图^[1]。

 

图1

 

图2

 

图3

任何一款新型的手术器械设备的开发，都不可能一开始就在人身上测试。新式器械必须经过动物实验的测试，确保有效性及安全性后才能最终在人体身上实际应用。这么棒的器械组合究竟是如何开发的？本文将详细介绍。

目前在大动物冠脉旁路移植病模型上探究的主要应用分为两大类，一是基于冠脉搭桥术技术上的更新与设备改进应用，二是基于对冠脉旁路移植病相关机制探索。

基于冠脉搭桥术技术上的更新与设备改进应用，在大动物身上建立的冠脉搭桥模型较为新颖的有：

（1）机器人冠脉搭桥动物模型的建立，如美国的Zenati MA等用达芬奇机器人在猪身上成功实施非体外循环下乳内动脉-LAD动脉桥手术。其中腔镜孔及机器手臂操作孔在左侧胸廓，右侧胸廓再建一操作孔用以放置固定装置^[2]。

（2）完全胸腔镜冠脉搭桥术的动物模型建立与手术器械的创新应用，如国内上海王强等用自主开发的血管吻合装置，在猪和犬身上实现了完全胸腔镜下非体外循环冠脉搭桥术。实验中取左侧腋后线与第三肋间交汇处为腔镜孔，右侧胸骨旁第二和第五肋间为操作孔，实施左侧乳内动脉-LAD动脉桥手术；取右侧腋后线与第三肋间交汇处为腔镜孔，左侧胸骨旁第二和第四肋间为操作孔，完成右侧乳内动脉-右冠状动脉搭桥手术^[3]。

（3）新型移植血管外支架在冠脉搭桥中的应用，如以色列的Yanai Ben-Gal等通过取自羊自体左侧大隐静脉，采用正中开胸切口建立非体外循环冠脉静脉旁路移植病模型，用自主研发的钴-铬-镍-钼-铁合金纤维血管外支架包绕移植静脉血管，为植入血管提供塑形、抗扭曲及固定的外支持^[4]。以上多为进行冠脉搭桥手术技术方法学的研究。但是目前为止，临床上使用的最为广泛和可靠性最高的手术方法仍然是通过各种手术切口进行靶血管和血管桥之间直接连续缝合的吻合方法。

 

图4  以色列合金纤维血管外支架用于羊大隐静脉冠脉旁路移植效果图。其中a为钴-铬-镍-钼-铁合金纤维血管外支架外观及尺寸；b为应用效果图；c为术后3个月移植血管外观。本类血管外支架是为了防止移植血管发生离心性肥大及再狭窄，其原理可能是通过特殊材料对局部组织的作用减少炎症及组织渗出、防止血管与周围组织粘连等从而达到血管再狭窄的防治。

基于对冠脉旁路移植病相关机制探索建立的大动物冠脉旁路移植模型可以分为：

（1） 基于旁路移植病自身调节因素的相关机制研究，如美国的Christopher T等在猪上建立冠脉狭窄模型后行冠脉搭桥术，术后检测移植血管桥发生再狭窄的猪其解偶联蛋白2有上调趋势^[5]。

（2）对冠脉静脉旁路移植术后竞争血流等物理因素的再探索，如美国Foad Kabinejadian专门开发出一套体外管道对流速，对应切力、对合角度等做了详细的物理方法学研究，该成果对临床上搭桥手术技术的更新有重要的参考价值^[6]。

（3）基于已知静脉旁路病相关发生机制对新干预方法的探索，如日本Takeshi Saito在建立猪LAD静脉桥后运用放射疗法尝试干预静脉旁路移植病变的发生与进展，虽取得一定疗效，但其远期效果仍有待评估^[7]。目前大动物模型中应用转基因方法干预静脉旁路移植病的报道相对较少，Divya Pankajakshan等应用rAAV9对猪进行注射转染法发现，rAAV9载体对猪的冠脉血管和外周静脉血管等亲和力高，这个发现为本研究在载体方面的选择提供重要的参考^[8]。

 

图5  美国Foad等研究者为研究专门竞争血流的物理因素开发出的体外管道。

 

 

图6  系统模拟示意图，该套体外管路运行的系统叫 PIV系统。

 

 

图7  竞争血流流体力学结果示意图α

 

 

图8  竞争血流流体力学结果示意图β

备注：图7及图8涉及流体物理学专业知识，以此研究来说明，物理跟医学研究是可以这样有机结合起来的，小刀在这里就暂时不详细展开，有兴趣的读者可以参考相关的文献进一步探究。

 

图9  转基因方法干预静脉旁路移植病原理示意图。由人体/实验动物身上获取大隐静脉，浸泡于含有携带目的基因的病毒原液中，待转染完成再移植至冠脉。

介绍了这么多，我们再回到文中开头所介绍的那套高大上的吻合装置设备，大家应该很好理解了，这是基于冠脉搭桥术技术上的更新与设备改进应用系列而开发出来的装置。

 

 

参考文献

[1] Balkhy HH, Wann LS, Kreinbring D, Arnsdorf SE. Integrating coronary anastomotic connectors and robotics toward a totally endoscopic beating heart approach: review of 120 cases. Ann Thorac Surg. 2011;92:821–7

[2] Zenati MA, Nichols L, Bonanomi G et al.Experimental off-pump coronary bypass using a robotic telemanipulation system.[J].Comput Aided Surg, 2002, 7(4): 248

[3] 王强. 完全胸腔镜下心脏分子搭桥与冠脉搭桥的实验研究. 博士学位论文 复旦大学; 2006

[4] Ben-Gal Y, Taggart DP, Williams MR et al.Expandable external support device to improve Saphenous Vein Graft Patency after  CABG.[J].J Cardiothorac Surg, 2013, 8: 122

[5] Holley CT, Duffy CM, Butterick TA et al.Expression of uncoupling protein-2 remains increased within hibernating myocardium despite successful coronary artery bypass grafting at 4 wk post-revascularization.[J].J Surg Res, 2015, 193(1): 15

[6] Kabinejadian F, Ghista DN, Su B et al.In vitro measurements of velocity and wall shear stress in a novel sequential anastomotic graft design model under pulsatile flow conditions.[J].Med Eng Phys, 2014, 36(10): 1233

[7] Saito T, Iguchi A, Tabayashi K.Irradiation inhibits vascular anastomotic stenosis in a canine model.[J].Gen Thorac Cardiovasc Surg, 2009, 57(8): 406

[8] Pankajakshan D, Makinde TO, Gaurav R et al.Successful transfection of genes using AAV-2/9 vector in swine coronary and peripheral arteries.[J].J Surg Res, 2012, 175(1): 169

 

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