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编号:10267798
一种自制可取出式腔静脉滤过器的实验研究
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 2000年第8期
     作者:姜宏 徐克 冯博 黄亘 张斌 范世刚 刘小倩

    单位:姜宏(解放军第四六三医院放射科,110042);徐克(110001 沈阳,中国医科大学附属第一医院放射科);冯博(110001 沈阳,中国医科大学附属第一医院放射科);黄亘(110001 沈阳,中国医科大学附属第一医院放射科);张斌(110001 沈阳,中国医科大学附属第一医院放射科);范世刚(解放军第四六三医院放射科);刘小倩(110001 沈阳,中国医科大学附属第一医院放射科)

    关键词:腔静脉滤器;动物,实验;肺栓塞;腔静脉,下;病理学

    中华放射学杂志000815 【摘要】 目的 评价自制可取出式不锈钢(316L改进型)腔静脉滤过器(self-made retrievable vena caval filter, SRVCF)的安全性及有效性。方法 (1)通过体外实验装置检验SRVCF的滤过率及捕获栓子后的两端静脉压差。(2)8条犬按SRVCF置入后观察时间(10 d、2周、3周和4周)随机分为4组,每组2条;经股静脉将SRVCF置入下腔静脉;按预定时间,将每组中1条犬当即处死取材,另1条犬经颈静脉将SRVCF取出观察2周后处死取材;除血管造影外,还进行光、电镜检查。结果 (1)5 mm×30 mm栓子的滤过率水平位及垂直位均为100%。捕获4块7 mm×20 mm栓子后,两端压力差为9.5 cm H2O (1 cm H2O=0.98 Pa)。(2)SRVCF置入均成功。10 d组和2周组取出顺利,内膜轻度损伤,2周后修复完好。3周组和4周组未能取出。造影显示腔静脉畅通,SRVCF无倾斜和移位。大体观察未见腹膜后出血、腔静脉穿孔及血栓形成。光、电镜下,2周时SRVCF固定部被一薄层未成熟的新生内膜覆盖;4周时内膜成熟并增厚;钢丝和焊点未见腐蚀。结论 SRVCF具有:(1)较高的滤过率,同时对血流影响不大;(2)定位稳定而不倾斜;(3)具有较好的生物相容性、低致血凝性和耐腐蚀性;(4)2周内可顺利取出。
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    The experimental study of a self-made retrievable vena caval filter

    JIANG Hong

    (Now in the 463th Hospital of PLA, 110042)

    XU Ke, FENG Bo, et al.

    (Department of Radiology, the First Clinical Hospital of Chinese Medical University, Shenyang 110001, China)

    【Abstract】 Objective To evaluate the safety and efficiency of a self-made retrievable vena caval filter(SRVCF) constructed of round stainless steel wire (improved 316L). Methods (1)The clot-trapping capacity and flow dynamics of SRVCFs were evaluated in a flow model. (2)8 mongrel dogs were divided to 4 groups at random according to the time (10 days, 2 weeks, 3 weeks, 4 weeks) after the SRVCFs were deployed, with 2 dogs in each group. The SRVCFs were deployed in inferior vena cava (IVC) by femoral vein. One of each group was killed and sampled on time, so was the other at 2 weeks after the SRVCF was retrieved by jugular. Angiography, microscope and electron microscope examination were performed. Results (1)The filtering efficiency for 5 mm×30 mm thrombi was 100% in horizontal or vertical position. The trans-SRVCF pressure gradient was 9.5 cm H2O after 4 clots of 7 mm×20 mm thrombus were captured.(2) All SRVCFs were deployed successfully. The retrieval of SRVCFs was easy at 10 days-group and 2 weeks-group, but failed at 3 weeks-group and 4 weeks-group. Angiography displayed that the cavity of IVC was patent. The SRVCFs did not occur tilting and migration. Postmortem displayed that there were not retroperitoneal hemorrhage and caval penetration or thrombosis. Although retrieval resulted in slight intimal injury, the injury had restored 2 weeks later. Under microscope, a thin layer of neointima covered the anchoring struts of SRVCFs at 2 weeks and became thick at 4 weeks. Under scan electron microscope, endothelial cells were premature at 2 weeks and mature at 4 week. The soldering joint and wire of SRVCFs were not eroded. Conclusion The filtering efficiency of SRVCFs was high with little influence on hydrodynamics. SRVCF has satisfied biological compatibility, nonthrombogenesis, and antierrosivity. It anchored well and untilted. Its retrieval was easy in 2 weeks.
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    【Key words】 Vena cava filter; Animals, laboratory; Pulmonary embolism; Vena cava, inferior; Pathology

    肺栓塞是一种发病急重、致死率很高的常见病,多因下肢静脉血栓栓子脱落所致。对肺栓塞的防治一直缺乏满意方法。80年代后,随着新一代腔静脉滤过器的诞生,腔静脉滤过器安置术作为一种预防肺栓塞的新途径,已得到广泛推广和应用。

    本研究的目的就是评价一种自制可取出式腔静脉滤过器(self-made retrievable vena caval filter, SRVCF)的安全性和有效性,为临床试用提供实验依据。

    材料与方法

    1.SRVCF的设计制作:由取出部、滤过部和固定部3个部分经焊接构成(图1)。材质为316L改进型医用不锈钢,焊接材料涂层为银锡合金。取出部为直径3 mm的挂钩;滤过部为10根直径0.20 mm钢丝构成的锥型;固定部为直径0.45 mm的钢丝制成的Z形支架并附加5个1.5 mm长的小倒钩。滤过器直径15~24 mm,长度为50 mm(取出部长5 mm,滤过部长25 mm,固定部长20 mm)。
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    1. 水容器+循环水泵;2. 栓子注入侧孔;3. 测压计;4. 直径20 mm、长400 mm玻璃管;5. SRVCF;6. 脱落栓子收集装置

    图1 体外实验装置模式图

    2.体外实验:将1个模拟人体下腔静脉的血液循环装置(图1)装入生理盐水并以3 L/min的流量循环,注入5 mm×30 mm大小的自制血栓各30块,于SRVCF垂直位和水平位分别检验其滤过率。注入7 mm×20 mm自制血栓块,测量捕获4块该血栓后SRVCF两端的压力差。

    3.动物实验:8条杂种犬(体重20~28 kg)按取出时限(10 d、2周、3周和4周)随机分为4组,每组2条。肌肉注射氯胺酮(10 mg/kg)麻醉,局部消毒后穿刺右股静脉送入导管,全身肝素化后(1 mg/kg)行下腔静脉造影。标记肾静脉开口,测量其下2 cm处下腔静脉直径;用10 F输送器将SRVCF置入,造影观察后退出输送器结扎穿刺静脉。在取出时行下腔静脉造影后,各组中的1条犬当即处死取材,而另1条犬在将SRVCF取出继续观察2周后处死取材,取出方法:经颈内静脉送入10 F输送器,并经输送器送入用1条0.035 in (1 in=2.54 cm)导丝对折制成的取出器将SRVCF取出。
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    4.标本制作:经腹正中纵行切开腹壁,切除SRVCF段下腔静脉。用肝素盐水冲洗干净后进行大体标本观察和摄影。2周和4周组的标本用5%戊二醛溶液固定做光、电镜检查。

    结果

    1.体外实验:SRVCF水平位与垂直位滤过率均为100%,其两端的管内压力差为9.5 cm H2O(1 cm H2O=0.98 Pa)。

    2.SRVCF的置入与取出:置入顺利并按设计构形展开充分,位置稳定。置入后10 d与2周时均顺利取出(图2),3周和4周时取出失败。

    3.下腔造影所见:下腔静脉均畅通(图3)。SRVCF也无倾斜与移位。

    4.大体所见:未见腹膜后出血及腔静脉穿孔,下腔静脉未见血栓形成。滤过部尖端均见小块血栓,焊点及钢丝表面光滑。置入后2周固定部钢丝表面为一层极薄、光滑、透明的乳白色新生内膜所覆盖;3周和4周时增厚,其下钢丝清晰可见(图4)。取出后2周时腔静脉管壁光滑。
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    5.光镜与扫描电镜所见:光镜下,2周时钢丝表面新生内膜厚度为85.2 μm;钢丝表面的新生内膜与钢丝旁内膜形成光滑平顺的移行和连接;钢丝周围无炎性细胞浸润;4周时新生内膜厚度增至201.4 μm(图5)。取出后2周时,损伤处见新生内膜形成,表面较光滑(图6)。扫描电镜下,2周时新生内膜表面见单层内皮细胞覆盖,细胞欠成熟,排列无极性;4周时内皮细胞已成熟并呈与血流方向一致的极性排列(图7)。置入后4周时,焊点和钢丝表面未见腐蚀。

    讨论

    一、下腔静脉滤过器的血栓滤过率及对血流的影响

    在体外对照实验后,Hammer等[1]认为:永久放置式BN(Bird′s Nest)滤过器的滤过率最高 (对5 mm×30 mm栓子的滤过率为100%),可取出式A(Amplatz Spider)滤过器对5 mm×30 mm栓子的滤过率为79%~100%。在实验条件相同的本组实验中,SRVCF 对5 mm×30 mm栓子的滤过率为100%。因此,作为可取出式滤过器,SRVCF具有较高的滤过率。在捕获4块7 mm×20 mm栓子后,BN滤过器两端压力差为2.5 cm H2O,A滤过器为17.0 cm H2O[2]。在同样实验条件下,SRVCF两端压力差为9.5 cm H2O,高于BN滤过器,但低于A滤过器。A滤过器尽管在动物实验中无血栓形成[3],但临床血栓形成的发生率为25%[4]。在本组SRVCF动物实验中,SRVCF锥形体尖端下部都有小的血栓形成,其原因是此处钢丝密集,构成了一个阻碍血流的小屏障所致。但4周时变化不明显。作为可取式滤过器,在2周内SRVCF对下腔静脉血流影响不大,但临床上尚需进一步观察。
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    图2 平片所见。SRVCF置入后2周时被成功取出

    图3 血管造影所见。SRVCF置入后4周时,位置稳定、下腔静脉通畅

    图4 大体所见。SRVCF置入后4周时其固定部钢丝被新生内膜完全覆盖,其下钢丝清晰可见

    图5 光镜所见。SRVCF置入后4周时可见钢丝抽出后的孔,孔周为内皮细胞,新生内膜厚度为201.4 μm(HE 10×2.5)

    图6 光镜所见。SRVCF取出后2周时,损伤处见新生内膜形成,其下可见含铁血黄素(HE 20×2.5)
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    图7 扫描电镜所见。SRVCF置入后4周时,新生内膜表面内皮细胞较成熟,排列紧密而规则,极性与血流方向一致( ×1 500)

    二、下腔静脉滤过器置入后的定位及稳定性

    由于滤过器设计上多采用“伞型”小刺钩固定,不仅存在倾斜及下腔静脉穿孔的缺点,而且仍有移位和脱落事件发生。Neuerburg等[5]认为:除BN滤过器外,其余滤过器都有可能发生不同程度的倾斜,以致其滤过率平均下降15.5%(2.7%~37.7%)。新一代滤过器的下腔静脉穿孔的发生率为0%~10%[6]。采用BN滤过器的422例中5例发生脱落[7]。SRVCF设计上采用支架及小刺钩双重固定,保证了置入后中心定位稳定。而且刺钩数量减少以及外展力相对减弱,减小了下腔静脉穿孔的危险。实验结果表明:SRVCF未发生倾斜、下腔静脉穿孔、移位和脱落。

    三、下腔静脉滤过器的生物相容性、致血凝性和耐腐蚀性
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    除镍钛合金(Simon nitinol, SN滤过器)外,滤过器的材质大多为医用不锈钢。SRVCF的材质为316L改进型医用不锈钢,它是由6种主要元素构成的合金。除铁元素外,铬占很重要的比例,其他4种元素虽然所占的比例很小,但有助于晶体结构的稳定,耐腐蚀性更强。经电镀抛光后,其表面形成数微米厚的铬的氧化物,以至其具有低致血凝性。SRVCF的焊接材料的外涂层为银锡合金。Williams[8]认为上述3种材料均具有良好的生物相容性,可置入于人体内。本实验结果表明:SRVCF置入后2周时,血管内皮即能迅速覆盖与之接触的钢丝表面,减少了凝血物质和血小板的附壁激活及血栓形成,并防止生长因子刺激血管内膜和中膜而引起纤维组织过度增生,保持血管腔的长期开通。尽管犬有更灵敏而迅速的凝血机制[9],但SRVCF表面均未见血栓附着。置入后4周时,钢丝及焊点表面仍保持着完好的光洁度,扫描电镜检查也未见腐蚀。因此,SRVCF具有较好的生物相容性、低致血凝性和耐腐蚀性。

    四、可取出式下腔静脉滤过器的取出时限
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    由于永久放置式腔静脉滤过器存在腔静脉和滤过器血栓形成等并发症,为此,80年代中期开始了可取式腔静脉滤过器的实验研究。Gunther和Lund[3,9]报道置入后2周时取出顺利而安全;Irie和Vesely[10,11]报道即使内膜完全形成,4周时取出仍较安全。SRVCF的实验结果表明:置入后2周时能顺利取出;取出后2周时,血管造影显示管腔畅通,大体及组织学检查发现取出时造成了一定程度上的血管内膜损伤,但2周后管腔仍畅通,管壁光滑而完整,损伤逐渐为新生内膜修复。因此,SRVCF在置入后2周内取出是安全而顺利的。SRVCF置入后3周和4周时难以取出,主要是因为支架固定与单纯刺钩固定相比有较大的血管壁接触面积,以致内膜增生范围也随之增大,加之此时新生内膜明显变厚,故难以取出。然而,尽管SRVCF是为暂时性放置而设计的,但置入后4周时,内膜增生均匀完整,腔静脉仍保持畅通,能否作为永久放置式滤过器长期留置,有待于更长久的实验观察。

    基金项目:国家“九五”攻关项目子课题(96-907-01-02)
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    参考文献

    1,Hammer FD, Rousseau HP, Joffre FG, et al. In vitro evaluation of vena cava filters. J Vasc Interv Radiol, 1994,5:869-876.

    2,Katsamouris AA, Waltman AC, Delichatsios MA, et al. Inferior vena cava filters: in vitro comparison of clot trapping and flow dynamics. Radiology, 1988,166:361-366.

    3,Gunther RW, Schild H, Fries A, et al. Vena caval filter to prevent pulmonary embolism: experimental study . Work in Progress. Radiology, 1985,156:315-320.
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    4,Epstein DH, Darcy MD, Hunter DW, et al. Experience with the Amplatz retrievable vena cava filter. Radiology, 1989,172:105-110.

    5,Neuerburg J, Haupt-Pichler A, Katterbach FJ, et al. Determining the effectiveness of percutaneous cava filters: experimental studies. Rofo Fortschr Geb Rontgenstr Neuen Bildgeb Verfahr, 1996,164:331-337.

    6,Cooper JM, Silberzweigo J, Mitty HA. Vena cava filters: available devices and current practices. Mt Sinai J Med, 1996,63:273-281.
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    7,Roehm JOF, Johnsrude IS, Barth KH, et al. The bird′s nest inferior vena cava filter: progress report . Radiology, 1988,168:745-749.

    8,Williams DF. Implantable prostheses. Phys Med Biol, 1980,25:611-636.

    9,Lund G, Joseph A, Rysavy. A new vena caval filter for percutaneous placement and retrieval: experimental study. Radiology, 1984,152:369-372.

    10,Irie T, Yamauchi T, Makita K, et al. Retrievable IVC filter: preliminary in vitro and in vivo evaluation. J Vasc Interv Radiol, 1995, 6:449-454.

    11,Vesely TM, Krysl J, Smith SR, et al. Preliminary investigation of the Irie inferior vena caval filter. J Vase Interv Radiol, 1996,7:529-535.

    (收稿日期:1999-09-27), 百拇医药