佟曉寧，佟宏峰，吳清玉，田文鑫

（1.清華大學第一附屬醫(yī)院心外科，北京100016；2.清華大學醫(yī)學中心，北京100084；3.衛(wèi)生部北京醫(yī)院心胸外科，北京100730）

改良Langendorff灌注模型對CABG術(shù)后競爭血流的研究

佟曉寧1，2，佟宏峰3，吳清玉1，2，田文鑫3

（1.清華大學第一附屬醫(yī)院心外科，北京100016；2.清華大學醫(yī)學中心，北京100084；3.衛(wèi)生部北京醫(yī)院心胸外科，北京100730）

建立冠狀動脈旁路移植術(shù)（CABG）改良Langendorff灌注新西蘭白兔模型，通過超聲血流檢測儀測量橋血管內(nèi)的即時血流量（TTBF），研究冠狀動脈在不同狹窄程度時（0、30%、60%、＞90%）的競爭血流對橋血管血流的影響程度。結(jié)果顯示：平均灌注壓無顯著性差異（P＞0.05），橋血管內(nèi)TTBF程度為0時最小，＞90%時最大，并隨著冠狀動脈狹窄程度的加重，橋血管內(nèi)的TTBF增加（P＜0.01）。CABG術(shù)后，橋血管內(nèi)的血流量由于競爭血流的存在不同程度的減少。隨著冠狀動脈病變的加重，其競爭血流增加，而橋血管內(nèi)的血流量也隨之減少。

競爭血流；Langendorff灌注模型；橋血管；即時血流量

Study on the Competitive Flow in CABGthrough Langendorff-perfused Model

冠狀動脈旁路移植術(shù)（coronary artery bypass graft，CABG）是當前治療冠狀動脈粥樣硬化性心臟病最為有效的方法之一。橋血管的通暢程度對手術(shù)效果起著十分重要的作用，而評價通暢率的最重要指標是橋血管內(nèi)的即時血流量（transient time blood flow，TTBF）。來自原有冠狀動脈近端的

競爭血流（competitive flow，CF）使橋血管內(nèi)的TTBF降低，甚至出現(xiàn)逆向的血流［1～3］，導致心臟收縮時相出現(xiàn)振蕩的血流模式［4］，從而形成較低或振蕩的剪切力，加重血管內(nèi)皮損傷，使內(nèi)皮細胞出現(xiàn)功能障礙，進而在旁路內(nèi)形成血栓，給橋血管內(nèi)血流的通暢性帶來十分嚴重的影響［5］。有研究［6］認為CF減少了橋血管內(nèi)的血流量，并使其血流模式出現(xiàn)改變，進一步損傷橋血管的內(nèi)皮組織，釋放不同的細胞因子，進而使橋血管痙攣、形成血栓，甚至閉塞。因此，尚未完全閉塞的病變血管可產(chǎn)生大小不一的CF。本研究通過建立改良的Langendorff灌注模型模擬出4種不同程度的狹窄，并使用超聲血流檢測儀測量橋血管中的TTBF，旨在研究冠狀動脈狹窄程度對橋血管內(nèi)TTBF的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物：健康新西蘭白兔60只，體質(zhì)量（3.54±0.21）kg，雌雄不限。

1.1.2 儀器設(shè)備：體外循環(huán)設(shè)備購自日本Terumo公司；超聲血流檢測儀、手術(shù)器械由衛(wèi)生部北京醫(yī)院手術(shù)室提供。

1.1.3 試劑的配制：（1）心臟停跳液：將10 mL復方鉀鈣鎂溶液加至500 mL 0.9%NaCl注射液，10℃保存?zhèn)溆?；?）KH液：NaCl 7.0 g/L，NaHCO32.5 g/L，KCl 0.36 g/L，MgSO40.301 g/L，CaCl20.841 g/L，Glucose 2.22 g/L，NaH2PO40.14 g/L；（3）肝素鈉溶液：將肝素鈉注射液12 500 U加入0.9%NaCl注射液共同配制成50 mL溶液（250 U/mL）。

1.2 方法

1.2.1 制作改良Langendorff血流灌注模型：

1.2.1.1 取心臟和胸主動脈經(jīng)耳緣靜脈注射5%戊巴比妥鈉溶液（1 mL/kg）麻醉，靜脈給予肝素鈉溶液（3 mL/kg）使之肝素化。將兔固定于手術(shù)臺，保持呼吸道通暢，將通氣管（長12 cm，直徑1.2 cm）置于其咽喉部。待呼吸平穩(wěn)，正中開胸，劈開胸骨，暴露心臟，為了防止插管阻塞冠狀動脈，在主動脈根部15 mm處橫斷主動脈；并將肺動脈、肺靜脈、腔靜脈分別剪斷，最終將心臟離體。將兔心立即置入4℃的停跳液中，將插管逆行插入升主動脈，再通過該插管向主動脈根部灌入50 mL停跳液。心臟停跳后，保留約10 cm的胸主動脈，內(nèi)徑（5.18±0.72）mm，剪取后認真結(jié)扎各個分支備用。

1.2.1.2 建立改良Langendorff血流灌注模型將直徑4.2 mm泵管安裝至體外循環(huán)的滾壓泵中，兩端分別接至心臟與KH溶液中。通過恒溫水箱，維持KH溶液的溫度為（37.0± 0.5）℃，并灌入95%氧氣與5%二氧化碳的混合氣體，使其充分飽和，并使pH值保持于7.35±0.05。

1.2.2 測量灌注壓：通過壓力換能感受器測量冠狀動脈灌注壓。

1.2.3 測量TTBF：通過超聲血流檢測儀測量血管內(nèi)的TTBF。根據(jù)管徑的大小，選用合適的探頭型號。

1.2.4 實驗分組：將模擬橋血管的灌注流量維持在18～35 mL/min。心臟在40 s內(nèi)復跳，同時將心率維持在140～160次/min。通過狹窄模擬器改變靶血管的狹窄程度，將實驗動物分為組1（0狹窄）、組2（30%狹窄）、組3（60%狹窄）和組4（＞90%狹窄）4組。

1.3 統(tǒng)計學分析

正態(tài)性數(shù)據(jù)均以x±s表示。采用SPSS 19.0統(tǒng)計學軟件進行隨機區(qū)組方差分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 平均灌注壓

組1～4平均灌注壓分別為：（80.22±1.45）mmHg、（79.88± 1.55）mmHg、（81.43±1.77）mmHg、（80.04±2.01）mmHg。各組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

2.2 橋血管內(nèi)平均TTBF

組1～4橋血管內(nèi)平均TTBF分別為：（17.67±1.26）、（19.89±1.74）、（28.35±2.16）、（31.33±1.21）mL·min-1。在平均灌注壓無顯著性差異的前提下，結(jié)果顯示：組2橋血管內(nèi)TTBF顯著大于組1（P＜0.01），組3顯著大于組2（P＜0.01），組4顯著大于組3（P＜0.01）。提示橋血管內(nèi)平均TTBF在0狹窄時最小，狹窄＞90%時最大，且隨著冠狀動脈狹窄程度的加重，橋血管內(nèi)平均TTBF呈增加趨勢（P＜0.01）。同時，組間的增加有顯著差異（組1 vs組2，P＜0.01；組2 vs組3，P＜0.01；組3 vs組4，P＜0.01）。本研究中，動物模型血流動力學變化為收縮期血流量減少，舒張期血流量增多，符合冠狀動脈血流特點。充分表明改良Langendorff血流灌注模型可以模擬冠狀動脈血流動力學的特點。

3 討論

3.1 CF與冠狀動脈狹窄程度的關(guān)系

本研究結(jié)果表明，模擬冠狀動脈內(nèi)無狹窄時，橋血管內(nèi)TTBF最小，而狹窄＞90%時最大。30%狹窄時，橋血管內(nèi)的TTBF與0狹窄時相比顯著增加（P＜0.01）；60%狹窄時，橋血管內(nèi)的TTBF與30%狹窄時相比顯著增加（P＜0.01）；狹窄＞90%時，橋血管內(nèi)的TTBF與60%狹窄時相比，也顯著增加（P＜0.01）。表明隨著冠狀動脈狹窄的加重，橋血管內(nèi)TTBF增加，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。同時，證明了CABG術(shù)后存在CF。

3.2 CF對橋血管的影響

研究表明，血壓和心率相對穩(wěn)定的前提下，將來自靶血管的CF阻斷后，橋血管內(nèi)的血流量顯著增加，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）［7］。結(jié)合本研究結(jié)果，提示無論狹窄嚴重與否，其遠端均存在血流，且對橋血管內(nèi)的血流量產(chǎn)生一定影響。CABG術(shù)后，來自靶血管的CF對橋血管壁有著直接或間接的影響［8］。主要體現(xiàn)在剪切力發(fā)生的變化：橋血管內(nèi)血流速度減慢，而當出現(xiàn)逆向血流時，血流則表現(xiàn)為先逆向后正向的振蕩模式，導致減低或振蕩的剪切力。大分子通常聚集在剪切力小且變化劇烈的壁面部位，這足以說明大分子在血管壁的聚集、堆積給內(nèi)膜增生與動脈硬化帶來很大影響［9］，并加重內(nèi)皮細胞的機械性損傷，導致功能障礙，從而引起橋

血管內(nèi)形成血栓，破壞其通暢性［4］。另外，剪切力減小可使一氧化氮合酶水平降低，從而反向?qū)?nèi)皮細胞功能產(chǎn)生影響，因而也是動脈粥樣硬化的潛在危險因素［10］。

3.3 橋血管內(nèi)TTBF減少對CABG手術(shù)效果的影響

CF的存在使單向正常的層流模式被收縮期的振蕩血流所取代，從而進一步降低了橋血管內(nèi)的平均血流量。同時，還縮短了橋血管內(nèi)有效灌注時相，導致血栓形成，從而破壞了橋血管的通暢性［11］。橋血管內(nèi)TTBF降低，即血流速度降低導致減小或振蕩的剪切力，加大了血管內(nèi)皮損傷的概率，影響內(nèi)皮細胞的功能，進而導致橋血管內(nèi)形成血栓，破壞橋血管通暢性［11］。另外，CF對血管壁平滑肌細胞的增殖、黏附及相關(guān)活性物質(zhì)（如內(nèi)皮素1）的分泌均有很大影響［12］。CABG術(shù)后橋血管內(nèi)NO含量較術(shù)前減少，內(nèi)皮素比術(shù)前增多；NO水平隨CF增大而降低，破壞了NO/ET的動態(tài)平衡［13］。CF使橋血管內(nèi)的血流量減少，從而導致NO的釋放減少，這是影響CABG術(shù)后橋血管早期閉塞的主要分子機制之一。Joseph等［13］在術(shù)前根據(jù)冠狀動脈造影按照不同狹窄程度分組，結(jié)果表明冠狀動脈狹窄越輕，術(shù)后CF越大，與本研究結(jié)果相符。然而，本研究結(jié)果顯示：30%狹窄組與0狹窄組相比，橋血管內(nèi)的TTBF有著顯著性增高［（19.89±1.74）mL·min-1vs（17.67±1.26）mL·min-1，P＜0.01］。但有學者［14］對CABG術(shù)后CF的研究結(jié)果卻恰恰相反：在不阻斷CF時無狹窄組和33%狹窄組間血流量差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。我們認為原因在于：（1）管腔的最小內(nèi)徑不同：當病變血管具有相同的狹窄時，管腔內(nèi)徑較大的血管中CF更加明顯。Joseph等在2008年首次將其用作評價CF的血流動力學參數(shù)。（2）血管材料不同：模擬冠狀動脈的自制狹窄模擬裝置為人工材料，其管腔結(jié)構(gòu)、波動性與真實動脈有很大區(qū)別。（3）灌注裝置不同，且離體模型與在體模型血流動力學特點也存在一定差異，可能給研究結(jié)果帶來一些變數(shù)。

3.4 局限性

由于材料的限制和技術(shù)上的不成熟，本研究僅模擬了0狹窄、30%狹窄、60%狹窄和＞90%狹窄，但基于本研究在技術(shù)與材料上進行了更大的改進，相信能夠模擬更為細致的狹窄程度，從而更利于研究橋血管TTBF顯著變化的拐點，進而發(fā)現(xiàn)CF存在的最小狹窄程度。另一方面，由于實驗動物的靜脈血管不適于本研究，因此僅采用動脈進行了模型的建立，所以不能認為最終的結(jié)果可以代表一切橋血管材料的情況。

綜上所述，本研究通過建立改良Langendorff血流灌注模型，改變模擬冠狀動脈血管的狹窄程度研究CF，得出如下結(jié)論：CABG術(shù)后，靶血管在不完全閉塞的情況下，即存在CF；橋血管的TTBF隨著靶血管狹窄程度的加重而增加。

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（編輯 王又冬）

R331.3+2

A

0258-4646（2014）02-0172-03

佟曉寧（1985-），男，醫(yī)師，博士研究生. E-mail：xntong89k@126.com

2012-11-02

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