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同种异体犬单肺移植的实验研究

来源:中华现代外科学杂志 作者:郭成建,徐进志,李野 2007-4-26
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摘要: 同种异体犬单肺移植的实验研究 (pdf) [摘要] 目的 通过进行同种异体犬单肺移植并观察移植肺功能及血流动力学情况,掌握供肺的切取、灌注、保存、修剪,及供肺植入受体的手术技巧,为进行人单肺移植打下基础。方法 对7对体重匹配的杂种犬进行单肺移植,每次手术监测并比较移植肺功能及血流动力学情况。结果 供肺的切取、......


    同种异体犬单肺移植的实验研究 (pdf)

     [摘要]  目的  通过进行同种异体犬单肺移植并观察移植肺功能及血流动力学情况,掌握供肺的切取、灌注、保存、修剪,及供肺植入受体的手术技巧,为进行人单肺移植打下基础。方法  对7对体重匹配的杂种犬进行单肺移植,每次手术监测并比较移植肺功能及血流动力学情况。结果  供肺的切取、灌注、保存及修剪均顺利;供体肺左房、肺动脉、支气管吻合顺利,效果良好;术后移植肺功能良好,血流动力学稳定。结论  掌握了犬单肺移植的全过程,对供肺切取、灌注、保存、修剪及移植肺植入的方法有新的体会,为人体单肺移植打下了良好的基础。

    [关键词]  犬,同种;肺移植;移植

      Experimental study on allograft canine single lung transplantation

    GUO Cheng-jian,XU Jin-zhi,LI Ye.Department of cardiothoracic surgery,Mudanjiang first People’s Hospital,Mudanjiang 157011,China

    [Abstract]  Objective  To master the way of resection,perfusion,preservation,repair,and implantation skills of donor lungs through an experimental research on canines lung donor and collection of lung function and hemodynamic data,which will lay the basis for the further study on human lung transplantation.Methods  Single lung transplantation was performed in 7 weightmatched pairs of dogs,and lung function and hemodynamic data was collected and analyzed.Results  Resection,perfusion,preservation,repair,and implantation of donor lungs was mastered successfully.After implantation,recipients hemodynamics was stable,and lung function was found to be excellent.Conclusion  The skills of single lung transplantation on canines have been mastered successfully.Further experience of resection,perfusion,Preservation,repair,and implantation of donor lungs have been acquired.It will help prepare for the human lung transplantation.

    [Key words]  canine,homologous;lung transplantation;transplantation

    肺移植是治疗肺实质及肺血管性终末期肺疾病的唯一有效方法。为了在临床成功开展肺移植手术,我们于2005年6月成功进行同种异体犬单肺移植7次,现将有关供肺的切取、灌注、保存、修剪及供肺植入受体手术操作的经验及体会报告如下。

    1  材料与方法

    1.1  实验动物  体重匹配的杂种犬14只,雄性6只,雌性8只,体重12.5~13 kg,购于哈尔滨医科大学动物实验中心。随机分为供体和受体两组。

    1.2  供肺切取及保存  盐酸氯胺酮(10 mg/kg)和硫酸阿托品(0.01 mg/kg)肌肉注射作为麻醉诱导。静脉给予戊硫代巴比妥钠(2.5 mg/kg)和维库溴铵(0.1 mg/kg)后进行气管插管。供体呼吸机通气,潮气量20 ml/kg,给予5 cm H2O的PEEP,呼吸频率15次/min,吸入0.5%氟烷和氧气的混合物维持麻醉。供体犬取平卧位,碘伏消毒3遍。经胸前“U”型切口,逐层切开皮肤、皮下组织及肌层,取前胸壁“U”字形皮肤切口,切断右侧肋软骨,翘起胸骨右缘后再切断左侧肋软骨,游离胸骨下端并将胸骨向头侧上翻,在胸骨角处折断。纵行剪开心包牵向两侧。经周围静脉注射肝素3 mg/kg,上腔静脉、下腔静脉及横窦分别套带;切下右肺组织1块留作病理检查;距肺动脉起始部远端约1~1.5 cm缝荷包线,用尖刀切开肺动脉约2 mm切口,将内径2 mm冲灌洗插管插入肺动脉内,荷包线打结固定;分别结扎上腔静脉及下腔静脉,阻断横窦,切开左心耳,经肺总动脉灌注管向肺动脉主干内快速推注前列腺素E1(20 μg/kg),以4 ℃~6 ℃ Euro-Collins液灌注入肺动脉内行双肺灌注,加入肝素1 mg/kg,灌注60 ml/kg,压力控制在3~4 kPa以下,胸腔内加入4 ℃~6 ℃盐水。肺表面迅速由粉红色变至粉白色直至灰白色,此期间呼吸机持续支持呼吸。灌注完毕后,分别切断上腔静脉、下腔静脉,于头臂动脉起始部近心端剪断升主动脉,在其深处解剖出气管,麻醉师大约用压力1.5~2.0 kPa、体积分数0.50的氧气膨肺,使肺充满含高氧浓度的气体后,双重钳夹并切断气管,尽可能保留较长的气管,沿气管后壁钝性分离即可将心肺整块组织连同食管外膜取出,以2/3膨胀状态下将整块心肺组织置入4 ℃EC液中保存。

    1.3  供肺修整  于受体肺切除基本完成时,将供肺从无菌塑料袋内取出,置入盛有4 ℃的冷盐水盆内,盆底垫以大纱布垫防止滑动或摩擦损伤。仔细解剖,切除同时被保存的左肺继续保存另做研究;沿房室沟切除心脏,修剪左房,仅留约1 cm的左房袖;肺动脉圆锥处缝标记线,保留全长左肺动脉;距隆突两个气管环处切断左主支气管。用冷湿纱布包裹供肺,放入冷盐水盆内,移送手术台上,吻合前取肺组织标本留作电镜检查。在吻合过程中始终以0 ℃~4 ℃的生理盐水纱布包裹供肺,保持低温,直至手术完成。肺灌注及保存液均使用改良EC液,由我院中心实验室自配。

    1.4  受体手术  受体犬气管插管、麻醉。受体犬麻醉后用针型电极插入四肢皮下,安放好各种监测仪监测心电图(ECG)、心率(HR)、呼吸、体温,预置Swan-Ganz管、股动脉插管、中心静脉插管监测心脏血流动力学、动脉血氧饱和度及血气分析。取右侧卧位,备皮、消毒,在左第4肋间腋下切口进胸。受体犬开胸后,在双肺机械通气、潮气量20 ml/kg、给予5 cm H2O的PEEP、吸入氧分数1.0、呼吸次数15次/min的情况下,临时阻断对侧肺动脉30 min后,记录平均主动脉压、平均肺动脉压和平均中心静脉压,测心输出量和动脉血气分析,测肺通气阻力(LR)=平均气道压力/潮气量,并进行自体左肺含水量测定:取肺组织样本先称湿重,在80 ℃烤箱内烘烤72 h后再称干重,计算肺含水量=(1-干重/湿重)×100%。然后常规行左肺切除术,但要保留与左房相连左肺静脉各支、较长的左肺总动脉及左总支气管,与供肺做吻合。结扎肺动脉第1支,并在其远端切断肺动脉;距左主支气管开口近端2个软骨环处切断左主支气管,多留膜样部,使成马蹄袖状,以免回缩影响吻合。移走左肺,手术野彻底止血。

    肝素(1 mg/kg)注入受体犬的左心耳后,将表面覆盖冰屑的供肺放入胸腔。供体肺左房袖、左肺总动脉及左总支气管分别与受体肺的左房袖、左肺总动脉及左总支气管做依次吻合,用3-0或4-0的Prolene线连续缝合左房袖、左肺总动脉及左总支气管的膜部,间断套入缝合总支气管的软骨部,将供体右总支气管套入受体右总支气管内。在静脉吻合口打结之前,开放肺动脉,自静脉吻合口排气。依气管、左心房、肺动脉顺序去夹钳,移植肺色泽即可由白渐变为粉红色,随呼吸其频率而呼吸。检查移植肺血管充盈饱满、吻合口无漏血、气管不漏气,左下胸腔放置引流管一根即可关胸。缝合过程中于左胸内放入4 ℃~6 ℃盐水保护供肺。

    1.5  肺功能评估  移植后,受体置于仰卧位,潮气量20 ml/kg,双肺机械通气。给予5 cm H2O的PEEP。吸入氧分数1.0,呼吸次数15次/min。静脉给予戊硫代巴比妥维持麻醉。经第5肋间右侧小切口结扎右肺动脉使所有心输出量都灌入移植肺。结扎右肺动脉后观察受体犬3 h。持续记录平均主动脉压、平均肺动脉压、平均中心静脉压和肺阻力。在结扎右肺动脉后30,60,120和180 min分别测心输出量和动脉血气分析,3 h结束时获取移植肺进行肺含水量测定,并留取标本做病理学检查。采用均数±标准差(±s)记录数据。

    1.6  统计学方法  结果用平均数±标准差(±s)表示,所得数据经SPSS统计软件对组间样本进行t检验比较分析,P<0.05,认为差异有显著性。

    2  结果

    全组无手术死亡。7次供肺采取手术时间30~40 min,平均(35±0.42)min;冷缺血时间20~60 min,平均(44±0.25)min;肺动脉灌注时间6~30 min,平均(19±0.71)min。供肺均顺利获得,于4 ℃EC液中修剪后顺利植入受体犬。供体肺植入的受体手术顺利,吻合后肺动静脉充盈良好,无狭窄,肺组织由白色恢复淡红色。支气管吻合后皆无漏气,肺膨胀佳。一般吻合时间肺动脉8~12 min,左房袖或肺静脉13~18 min,左总支气管15~20 min。单肺移植后均能耐受肺动脉阻断后术侧肺功能测试,血流动力学稳定。术后动脉血气分析资料及呼吸参数的各时间组间及各时间组与术侧自体肺切除前组间对照差异无显著性(见表1),提示移植肺功能良好。表1  移植后左肺动脉结扎时受体肺和心脏功能评估  (略)注:PaO2血氧分压;PaCO2二氧化碳分压;AoP主动脉压;PAP肺动脉压;CVP中心静脉压;CO心输出量;LR肺阻力

    3  讨论

    通过本实验掌握了同种异体犬单肺移植供肺切取、修剪、保存以及移植肺植入的全过程,既温习了过去文献所报道的经验,又对手术的整个过程有了一个新的认识和体会,为进一步做人体肺移植打下了良好的基础。移植肺手术前后的肺功能评价显示移植后肺功能良好,从而证实手术方法步骤切实可行。现将认识和体会讨论如下。

    3.1  供体肺切取及修剪  在犬的供肺采取过程中发现,犬的胸腔与人类的有所不同,其前后径较长、空间较小,术者仅能一只手进入胸腔,操作相对困难。本组全部采用U字型切口切断双侧肋软骨及翻开胸骨的手术路径,操作简单,显露良好,无需特殊器械,安全迅速可靠,未出现损伤胸廓内动脉出血现象。在切取整块心肺时,应力争避免损伤食管,以防止受体植入肺手术后产生胸腔内感染。

    供肺修剪时,应注意犬肺叶与人类不同,左右均有三叶,故修剪供肺时一定要鉴别清楚,并注意犬可能存在的动脉导管未闭。沿房室沟切除心室再行左房修剪的方法既保证了直视下修剪的方便,又留有足够的左心房组织做成“左房袖”,使左心房吻合时更为方便[1]。虽然该修剪方法是保持供肺质量的一种好方法,但笔者认为这样却浪费了一个心脏的供体,随着我国移植技术的不断发展及法律的不断健全,我们应当研究并实践一个供体同时为两个患者分别行心脏及肺移植,并且应当从动物实验中首先熟练使用更好的左房修剪方法。

    3.2  供肺保护  采用肺动脉缝荷包线,用尖刀切开肺动脉约2 mm切口,然后将特制内径较粗灌注管直接插入肺动脉内、荷包线打结固定的方法,确保快速的灌注速度,使肺组织迅速变白,灌注效果明显改善。灌注前结扎上下腔静脉,可阻止较高温度的体静脉血流入胸腔,从左心耳流回的冷灌注液使肺组织及整个胸腔较快降温。以上方法保证使肺热缺血时间几乎为零。剪开心包牵向两侧后经周围静脉注射肝素3 mg/kg抗凝,肺动脉在灌注EC溶液前注入前列腺素,EC溶液中亦加入肝素1 mg/kg,这些皆有利于在肝素化及肺血管扩张状态下灌注肺动脉,使肺组织完全被EC液洗净而无血液成分残留。

    采用这种低温肺动脉冲灌洗加表面降温的肺保存技术取得了满意的效果,在冷缺血情况下移植后供肺仍有较好的换气功能。但在灌注中应注意:(1)仔细控制灌注速度和灌注压力,避免可能导致的肺动脉内皮细胞的损伤。(2)肺动脉灌注管缝荷包线打结固定要可靠,避免可能发生灌注管脱落。(3)灌注过程中停止手术操作,控制肺组织不要过度膨胀。注意双侧肺要均匀灌注,避免一侧肺灌注延迟或压力不均匀,导致热缺血时间延长。(4)插灌注管过程中注意勿损伤肺动脉,注意留有主肺动脉干的阻断位置。

    3.3  供肺植入  采用与经典的吻合顺序(左心房-肺动脉-支气管[2])不同的(支气管-肺动脉-左心房)吻合顺序,先吻合的支气管确能起到固定作用,其他吻合对位也更准确更方便。为避免术后心房吻合口狭窄,应在上、下肺静脉根部之间切开受体心房以形成较大的心房袖。支气管吻合方法采用套入法吻合。在切取供肺及切除受体病肺时,应尽可能保留支气管周围组织以保证其血供。适当修剪肺动脉吻合口以避免吻合后产生吻合口张力或动脉扭曲,在第一分支远侧端切断肺动脉,将供体肺动脉与受体肺动脉第一分支作为对合的标志。移植手术中动作要轻柔,不挤压肺;血管及支气管吻合技术要熟练;植入过程中受体也要给予肝素;缝合过程中要注意保持胸腔低温;术中要严格控制静脉输液量和麻醉药用量。

    [参考文献]

    1  张志泰,陈玉平,宋飞强,等.单肺移植供肺采取及保护.中华器官移植杂志,1997,18(4):242.

    2  Cooper JD,Pearson FG,Patterson GA,et al.Technique of successful lung transplantation in humans.J Thorac Cardiovas Surg,1987,93(2):173.

    作者单位: 1 157011 黑龙江牡丹江,牡丹江市第一人民医院胸外科

    2 150001 黑龙江哈尔滨,哈尔滨医科大学附属第四医院胸心外科

 (编辑:杨  熠)


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