异物创伤性动脉瘤犬模型构建的初步探讨

文颖 杨秀军 李婷婷 乐萱

人体软组织异物损伤和存留较常见，其发病率随工业化、城市化进程加快、工业机械化程度提高和全球不和谐因素的增加而呈明显上升趋势。其发病人群以青壮年为主，儿童软组织异物损伤患病率并非少见[1-3]。其治疗主要包括异物取出和并发症处理（如抗感染、血管修补）等。目前，尽管异物取出仍以开放式外科手术或X线透视引导下开放式手术直接暴露并取出异物为主，但微创介入治疗也越来越多地应用到异物临床诊疗中了，方式主要有在X线透视或超声实时成像定位、导向下经皮经软组织直接异物摘除或联合应用CT、透视引导下介入取出异物，异物完全取出率达95%、介入治疗失败发生率仅约0.2%[2-3]，采用经皮经软组织结合经皮经腔双介入技术更能安全、有效地取出紧邻重要血管甚或伴非致命性血管损伤的复杂异物[4-5]。

然而，血管外异物伴毗邻大血管损伤如假性动脉瘤（尤其异物部分甚至全部位于假性动脉瘤壁上）、动静脉瘘、异物贯穿血管等，因介入取出异物同时无法有效止血及血管修复，至今仍是微创介入治疗的主要技术禁忌[2-5]。随着血管介入技术的日益进步和介入材料的不断革新，建立组织学、血流动力学、病理结构与人体异物创伤性血管疾病相似的动物模型，并基于疾病动物模型探索新的介入疗法，攻克或伴血管损伤软组织异物微创治疗及技术，全面突破软组织异物介入治疗禁区与瓶颈，显得尤为迫切。为此，本研究拟通过颈静脉局部离断、剖开、缝合于同侧颈动脉前壁上并以断针穿破静、动脉壁且断针部分留置其间的技术与方法，构建异物创伤性动脉瘤模型，为进一步研究、理解异物创伤性动脉瘤的发生机制、治疗、预后，探讨经皮经软组织介入钳取异物的可行性提供异物血管损伤动物模型和研究基础。

材料与方法

一、实验动物

选取约2年龄的清洁级健康雄性比格犬 [供应单位：上海交通大学农学院教学实验实习场，生产许可证编号：SCXK（沪）2017-0007]7只，体质量14～16 kg，随机分为动脉瘤造模5只和未造模2只，造模于犬右侧颈动脉共5支血管为研究组，其左侧5支颈动脉及未造模2只犬的两侧颈动脉共9支血管为对照组。在上海交通大学附属第六人民医院动物室使用、饲养、观察[实验动物使用许可证SYXK（沪）2016-0020]。

二、动物模型的建立

比格犬术前禁食12 h，静脉全身麻醉（3%～5%戊巴比妥钠，30～40 mg/kg静脉给药），予以气管插管并连接氧气管，开放静脉通路，全程无创心电监护。实验步骤包括：①取仰卧位，颈部及腹股沟区去毛、备皮；②颈部常规络合碘消毒、铺单，触及右侧颈动脉搏动及行程，于其右旁纵行切开皮肤（长约6 cm）及皮下组织，暴露、游离局部右侧颈静脉，选中间无属支的长约1.5～2 cm的静脉段，以2-0手术缝线结扎并离断其两端，将该静脉段剪开、修圆整成静脉片并置于肝素生理盐水器皿中备用；③继续钝性分离颈部皮下组织及肌肉，小心暴露、线段标记局部颈动脉（长约2 cm）；④应用血管连续缝合法，以6-0手术缝线及配套弯针（聚丙烯不可吸收缝合线，普理灵，Ethicon LLC），将离体静脉片完整地缝合、移植于同侧颈总动脉或颈内动脉局部前壁上（图1），并用血管夹临时阻断两端血流；⑤以2 ml注射器在缝合后静脉片与颈动脉前壁之间的腔隙注射肝素盐水（禁用对比剂，以避免影响后续脑血管造影结果尤其对比剂残留形成动脉瘤假象）约2 ml，充盈该间腔形成"瘤体"，观察动脉瘤膨隆及有无渗漏并适当处置，同时预防血栓形成与粘连；⑥再以尖段被"老虎钳"咬断的弯型缝针同时直接穿破静脉片和动脉前壁（断针前端在颈动脉前壁上，尽可能多地上下、左右适度穿戳、"捣鼓"几次，以加大对动脉壁的破坏力，扩大动脉前壁的破口），静脉片因动脉出血血流充盈而膨隆、涨大并见与颈动脉一致的搏动（动脉瘤造模成功的重要标志），断针前段留在瘤腔及动脉腔内（图2）；⑦逐层缝合颈部切开的组织，观察、防止出血；⑧右侧腹股沟区（1例右侧穿刺失败改左侧）消毒、铺单，经皮股动脉穿刺并置入5F血管鞘（日本泰尔茂株式会社），经血管鞘置入5F猎人头导管（美国COOK公司），超选择性右侧颈动脉造影包括旋转采集3D-DSA，证实动脉瘤、断针异物且动脉瘤制作处无明显对比剂外溢征象（图3），拔出导管及血管鞘，局部压迫止血。所有造影器材尤其导管、导丝、导管鞘使用前肝素化处理（浸泡于1 000 ml的混入12 500 U肝素钠生理盐水液体中，并用肝素盐水冲洗管内腔），造影后经导管推注肝素盐水5 ml；⑨实验犬回上海市六医院动物房复苏、观察，术后每日常规给予阿司匹林25 mg进行抗凝处理。对照组仅以持针器夹持针尖断离之弯型缝针，经皮肤深刺、扎伤颈动脉旁软组织，并且观察无明显出血及血肿，断针随即拔出。

图1 将长约15 mm离断并纵行切开的颈静脉片完整地缝合于同侧颈总动脉前壁上

图2 用尖段咬断的弯型缝针同时穿破静脉片和动脉前壁（断针前端需多次"捣鼓"以扩大动脉前壁破口），静脉片因血流充盈而膨隆、涨大，并可见与颈动脉一致的搏动——动脉瘤造模成功重要标志，断针前段留在瘤腔及动脉腔内

图3 右侧颈总动脉DSA，动脉瘤（右箭头）呈囊状突起影像改变，断针（下箭头）部分留置于瘤体及动脉腔内，载瘤动脉可见局部血管轻度痉挛与狭窄

三、影像学检查与评估

于造模前、后对实验犬行颈部X线摄影及CTA检查，术中行DSA检查。

X线摄影应用包括GMM平板DR拍片和东芝Infinix-i INFX-8000V单C臂机透视与点片。

CTA检查主要应用Siemens Force双源CT机、GE LightSpeed VCT或 Toshiba Aquilion 64 CT，扫描参数：管电压 70～100 kV，管电流 180～210 mA，螺旋扫描层厚2.5 mm，重建层厚0.5 mm或0.625 mm，常规软组织算法加骨算法重建；对比剂为350或370 gI/L浓度的碘佛醇（Liebel-Flarsheim Canada Inc）或碘海醇注射液[先灵（广州）药业有限公司]，使用剂量为2 ml/kg体质量，注射速率为2.5～3.0 ml/s，采用自动高压注射器（Accutron HP 832 Injector，德国MEDTRON或Optivantage高压注射器，美国Mallinckrodt）经左前肢静脉快速团注，选择主动脉弓ROI阈值（120 HU）自动触发扫描，扫描范围包括主动脉弓和颈部动脉入颅处，首次扫描完成后重复上述扫描一次，源影像数据主要传输至GE AW 4.6影像工作站，进行冠状位、矢状位多平面重建（multiplanar reformation，MPR）及3D最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和（或）容积重建技术（volume rendering，VR）等图像后处理。

DSA应用东芝Infinix-i INFX-8000V单C臂X线血管造影系统，5F猎人头导管选择性插入颈总动脉后，采用320 gI/L浓度碘帕醇注射液（上海博莱科信谊药业有限责任公司）以4 ml/s速率、总量7 ml作3帧/s普通DSA采集，旋转采集3D DSA以50°/s的角速度进行旋转，旋转范围 206°（+103°～-103°），旋转时间4 s，应用MIP和VR等方法进行3D图像重建，以显示并证实动脉瘤及瘤内针状异物和瘤周有无对比剂外溢等。

结 果

研究组5支右侧颈动脉断针创伤性动脉瘤均成功造模，平均手术操作时间约1 h，技术成功率100%，无动物意外及死亡发生。异物创伤性动脉瘤造模成功主要表现为：①用尖段咬断的弯型缝针同时穿破静脉片和动脉前壁后，肉眼可见静脉片整体膨隆、涨大并与颈动脉同步搏动，断针前段留在瘤腔及动脉腔内，动脉瘤周缘无渗漏（图2）；②颈动脉DSA发现局部颈动脉囊状突起，针状异物部分留置于瘤体及动脉腔内，且对比剂未见明显外溢征象（图 3）。

DSA清晰显示了颈动脉局部破口、经破口凸向动脉腔外的动脉瘤样局部隆起及其间断针异物（图3），动脉瘤样突起即创伤性动脉瘤模型的瘤颈宽度为（2.1±1.3）mm，瘤体宽（9.7±1.1）mm，瘤体高（4.2±1.7）mm，所有载瘤动脉均见轻度局部痉挛及狭窄改变。CTA对动脉瘤的显示效果不如DSA佳，瘤体较DSA小；但可任意角度旋转重建显示动脉瘤、载瘤动脉及异物之间的关系（图4），载瘤动脉局部轻度狭窄显示较好。1例术后2周复查CTA，发现瘤口（动脉破口）已闭，仅发现异物（图5），未见明确动脉瘤征象，血管狭窄状况改善和好转。术前数字化直接成像系统（DR）主要筛查颈部不透X线异物，本组均未发现异物存在（图6）；术后DR主要用以发现颈部不透X线异物，本组均发现手术缝针状异物存在（图7），血管改变及动脉瘤无法显示。对照组颈动脉影像学未见明显异常改变。

讨 论

一、动脉瘤动物模型的制作方法及注意事项

各种类型动脉瘤模型研究文献很多，但至今尚未见到异物创伤性动脉瘤尤其创伤性动脉瘤合并瘤壁穿透性异物的动物模型研究报告，在一定程度上影响了或伴血管损伤软组织异物微创介入治疗的创新研究与技术突破。

图4 术后1 h内CT血管成像显示颈动脉局限性突起凸向血管腔外及针状异物（箭头），局部轻度血管狭窄

图5 术后2周复查CT血管成像仅示针状异物，未见明显动脉瘤影像，血管狭窄明显改善

在各种各样动脉瘤模型制作方法中，静脉移植法最为常用，其多采用显微外科技术将静脉袋端-侧吻合移植至动脉不同位置，以构建侧壁型、分叉型和末梢型等不同类型动脉瘤的兔、犬、猪等动物模型[7-8]，该方法主要不足在于外科操作造成的血管内皮损伤、炎性反应及瘢痕形成，且静脉袋缝合形成的动脉瘤壁的内弹力层、中膜完整，与自然状态下形成的动脉瘤组织结构差别较大，故而其主要用于动脉瘤血流动力学和栓塞治疗材料研究等。动脉移植法次之，其常将动脉袋尤其经弹性蛋白酶处理后的动脉端-侧缝合到动脉上，以形成侧壁型动脉瘤。再有其主要通过物理破坏法和酶解法建立动脉瘤模型[9-10]，前者采用CO2激光切开术破坏动脉壁、成功建立动脉瘤模型，或通过使用氮芥、氰基丙烯酸酯注射到动脉壁中建模但未获成功；后者主要利用弹性蛋白酶破坏血管壁的内弹力层，模拟人类脑动脉瘤内弹力层和中膜缺如这一重要的病理生理学特征而诱发动脉瘤猪、兔等动物模型。这种动脉瘤模型更接近动脉瘤组织病理和血流动力学改变，为大多数学者所接受的动脉瘤发生、发展和破裂机制及栓塞材料治疗效果研究模型。同时，也有研究者采用动、静脉联合移植法成功制作了高流量静脉袋巨大动脉瘤兔模型[11]，也有采用改变血流动力学、升高血压等病因诱导法构建动脉瘤小鼠[12]、大鼠模型[13]和球囊阻塞、扩张及血管内层结构损伤等血管介入法制作动脉瘤兔模型等的报道[14]。动脉瘤造模所用动物包括鼠、兔、犬、猪、猴等，这些动物的椎-基动脉系统发达，不易在颈动脉制作动脉瘤的过程中因前循环临时阻断或术后动脉出现狭窄甚至闭塞而发生缺血性脑梗死。其中，猴、猩猩等灵长动物是制作人类脑动脉瘤模型最理想的材料，但其来源少、价格昂贵、不易管理，难以广泛应用于实验研究。大鼠的优势在于其繁殖快、价格低，颈动脉容易暴露且动脉搏动快、不易形成血栓，也不易因机械刺激而发生血管痉挛，适合动脉瘤发病机制及血流动力学研究。兔的优势在于非灵长类动物中其血栓形成和纤溶系统与人类最为接近，且颈总动脉与人类大脑中动脉始段几乎等粗，约有25%的动脉瘤实验采用兔制作模型，但兔的手术耐受能力较差，麻醉意外和死亡率较高。犬由于训练、麻醉、手术耐受性好，意外死亡率和术后并发症发生率低，其动脉直径和血流动力学特征与人类的非常接近，便于导管置入和血管内操作，凝血和纤溶系统活跃，因此动脉瘤犬模型占比高达33.1%[7]，不仅适用于血管内治疗研究，而且还适合用于疗效长期观察研究。本项目及前期研究均发现，选用的实验动物犬暴露其颈动、静脉方便，颈部及股部血管粗细合适，经皮股动脉穿刺置管及血管介入操作方便[15-16]，即使右侧穿刺失败改为左侧穿刺股动脉插管也容易操作成功。

图6 术前平片显示颈部未见异物影

图7 术后平片显示颈部气管右旁软组织内针状异物影（箭头）

同时，不同于既往将颈静脉囊端-侧吻合于临时阻断血流并切开小口的颈动脉侧壁上的动脉瘤建模方法，本研究采用非阻断血流条件下将离体颈静脉片“补丁”样吻合于颈动脉前壁上，颈动脉尤其内膜几乎无损伤，也无需显微外科技术支撑，然后模拟真实异物损伤血管情景，以断针直接穿破血管壁，从而造成颈动脉血流流入静脉片与动脉前壁间的人造间腔，形成异物创伤性动脉瘤。本方法制作的动脉瘤的瘤口较小，瘤体内血液流动性不佳，血流速度较慢，容易出现血液滞留和血栓形成等情况（为此，术中常规以2 ml小注射器先行注射肝素盐水，在预防血栓形成的同时观察有无缝缘渗漏），导致动脉瘤模型稳定性欠佳（1例建模2周后复查CTA发现，动脉瘤瘤口近乎闭塞、瘤体显示不佳，尽管造模后一直采用低分子肝素抗凝），但非常适合本研究的需紧急处置的异物及其创伤性动脉瘤研究，应用在其他研究目的的动脉瘤模型构建上或许不是非常适合。当然，该动脉瘤模型仍有一些可以进一步改良的地方，如以动脉瘤夹两端暂时阻断血流后，颈动脉前壁先行剪开一小缺口，再补丁样侧-侧吻合，并刺入断针且断针部分留置于瘤腔，如此建模的异物创伤性动脉瘤瘤内血液流动性好、模型稳定性改善；也可采用静脉袋侧-动脉端吻合[17]尤其静脉袋端-侧吻合于2支动脉缺口上[11]，再刺入断针且断针部分留置于瘤腔、血管腔内，以形成动脉瘤内高流量，建立更适合长期观察的异物损伤性动脉瘤模型。必须一提的是，血管缝合是建模过程中最重要且最具难度的步骤之一，合适间隔的血管连续缝合法能够有效防止缝缘渗漏，缝合操作时轻拉慢提也可有效预防所用6-0缝合线对血管壁产生的锐性切割损伤。标记颈动脉宜用粗线如2-0缝合线，提拉血管也需轻柔，谨防动脉痉挛和损伤。此外，缝针断头宜毛糙些，小心穿过静脉片后应粗暴些穿破动脉壁，并适当上下、左右拉扯、旋转穿戳以扩大创口，增大流入间腔血流速度，充分充盈瘤体，减少血栓形成。而且，术后抗凝治疗非常重要，抗凝药物常用低分子肝素，其能阻断凝血酶原向凝血酶转变，抑制凝血活酶形成与作用，从而促进凝血过程延长，以预防瘤内血栓形成及其造成的动脉瘤模型构建（部分）失败。

二、动脉瘤模型的影像学评估

无论术中或术后，经皮经腔股动脉入路的选择性插管至载瘤动脉行DSA检查，无疑是评估异物创伤性动脉瘤模型的最好方法，而且还可实施旋转采集、实现3D DSA全方位及多种形式的后处理，以显示瘤体、瘤颈及其与载瘤动脉和异物的关系等，准确测量瘤颈宽度、瘤体宽度、高度及载瘤动脉近、远端内径等，尤其建模后即刻术中DSA揭示的动脉瘤形态、结构、大小及其与载瘤动脉关系等最为真实、准确，也能发现血管损伤、血管痉挛等改变并及时行介入性血管内治疗与干预。其中，3D-DSA具有更高的空间分辨率及灵敏度，能准确揭示直径2 mm以内的常规DSA无法显示的微小动脉瘤，不但清晰显示动脉瘤位置、大小、数目、形态及血流动力学信息，还无需正、侧、斜位多体位投照、多次造影即可有效避免血管之间尤其动脉瘤与载瘤动脉及其他血管之间的相互重叠遮盖，同时精准显示异物与动脉瘤、载瘤动脉的关系，尤其籍以评估异物拔出出血等风险程度等。但DSA属有创性检查[2]，技术要求高且操作繁琐，也有一定风险，因此除非血管内介入治疗需要，一般主张以无创性CTA检查来进行诊断尤其动脉瘤建模术后评估。本研究结果显示，CTA尤其多种3D重建图像较好地显示了动脉瘤、载瘤动脉及异物关系，同时清晰显示了瘤内血栓形成及颈动脉狭窄改变。CTA显示的动脉瘤体积较小，主要可能由于瘤内血栓形成、载瘤动脉及瘤颈口部狭窄所致。为此，阈值触发自动CTA扫描后，延迟30 s左右再次复扫CTA，能够提高动脉瘤、载瘤动脉的显示及评估效果。MRI及增强MRA对动脉瘤及非磁性异物诊断的价值肯定[2，6，18]，但因 MRI可致磁性金属异物迁移、金属伪影等问题而属其检查禁忌[2-3]。本研究仅在异物取出及可降解覆膜支架置入封堵瘤口、异物损伤口后做了MRI及MRA检查与评估。最近也有研究者发现，微CT及超高场MRI、MRA评价动脉瘤模型及其介入治疗并发症获得良好效果[6]。超声包括多普勒超声对非金属异物及其血管损伤的诊断、定位颇有价值[19]，但对金属异物尤其深部异物的并发症诊断作用有限[6]。X线平片包括DR主要用以发现不透X线异物，无法评估异物创伤性动脉瘤等并发症。

总之，采用颈静脉片补丁样侧-侧吻合于同侧颈动脉前壁上，并以断针穿破静、动脉壁且断针部分留置于其间的方法，成功构建了犬的异物创伤性动脉瘤模型，且其基本类同人体异物创伤性动脉瘤发生过程及病理改变，为异物创伤性动脉瘤发病机制、血流动力学特点及新型治疗手段等进一步研究提供了动物模型、也夯实了研究基础。术中DSA证实建模成功非常重要，是模型研究不可或缺的重要步骤。术后CTA检查，可进一步证实成功建模并评估动脉瘤、载瘤动脉、异物及其关系，为随后可降解覆膜支架无缝合辅助双介入异物取出等微创治疗提供决策依据。