血管闭合器械研究现状及发展趋势

吴飞，李桂香，陈军，黄德群，唐元梁，顾珩

1. 广东省科学院健康医学研究所（国家医疗保健器具工程技术研究中心，广东省医用电子仪器及高分子材料制品重点实验室），广东 广州 510500；2. 广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006

引言

在现代外科手术中，如何高效闭合血管止血一直是外科医生面临的难题之一，快速止血也一直是制约外科手术发展的瓶颈。2019年，我国医疗器械市场规模高达6380亿元，其中血管闭合器械为479亿元，约占7.5%[1]。随着人民生活水平的提高，人们对心血管疾病的治疗效果及微创手术的要求日益增长。血管闭合类器械的发展代表着一个国家的医疗器械在高值医用耗材方面的水平。用于动脉穿刺点止血、经皮血管穿刺以及血管吻合止血的传统医疗器械很多，如以Angio-SealTM、StarClose SETM、SyvekPatchTM等为代表的穿刺点止血器械，以Ligasure血管闭合系统、超声刀、热能刀为代表的载能类血管闭合器械。这些血管闭合器械各有优势，但在普适性方面都有着各自的局限性。目前市面上一种血管闭合器基本对应一种相应的血管闭合类型，而常规一场手术可能要用到好几种器械。频繁更换器械的烦琐操作无疑增加了医生的工作量，所以迫切需要开发一种高普适性的血管闭合器械以较好实现任意范围的血管闭合。因此，本文结合国内外研究进展，根据血管闭合器械的能量方式进行归纳分类，简要介绍其研究及应用现状，重点阐述分析载能类与非载能类血管闭合器存在的问题和血管闭合器械的未来发展趋势，以期为血管闭合器械的研发提供借鉴和指导。

1 血管闭合器械研究现状

血管闭合器械是外科手术中经常用到的止血工具，也是医疗器械厂家们热衷研发的器械之一。目前已研发的血管闭合器械，型号、种类繁杂。市面上采用的血管闭合器械主要包括非载能类血管闭合器械和载能类血管闭合器械。近年来载能类血管闭合器械得到了较迅速发展。

1.1 非载能类血管闭合器

非载能类血管闭合器是经皮血管穿刺手术中经常用到的一类穿刺点止血医疗器械。这类穿刺点大多在血管的内壁上，创口面很小。在一些微创手术中，难以用组织焊接的方法进行血管闭合。目前市面上用于这类穿刺点止血的器械有很多，其止血方式和产品各不相同，常用的动脉穿刺点血管闭合器主要分为被动型血管闭合器和主动型血管闭合器两大类[2]。

1.1.1 被动型血管闭合器

国外多数医疗器械公司依据在血管穿刺点外表面释放胶原等促凝材料加速周围形成血栓封闭穿刺点的原理，开发了诸如Angio sealTM、VascadeTM、ExoSealTM、MynxTM等经典使用促凝材料的被动型血管闭合器[3]。李小波等[4]分别利用Angio-seal血管闭合装置与手工压迫进行股动脉穿刺点止血并对患者舒适性及短期局部并发症情况进行了比较。Angio-seal 血管闭合装置可以显著提高患者术后舒适性，但其术后短期局部并发症皮下淤斑发生率显著提高（达25%）。陈铀研究发现冠状动脉造影（Coronary Angiography，CAG）和经皮冠状动脉介入（Percutanenous Coronary Intervention，PCI）术后止血中皮下淤斑发生率为2.06%，但属于高成本低效益方式，人均直接止血成本达3823.1元[5]。Hmoud等[6]回顾性分析了Vascade血管闭合器的特点，其通过在引入鞘形成的组织束中放置一个生物可吸收胶原塞实现快速止血，完成后不会滞留腔内组件，减少了异物导致的皮下淤斑，30天内无并发症发生。姜国攀等[7]的研究表明在正确操作ExoSeal Cordis 血管闭合装置的情况下，ExoSeal与手动止血的效果一样，但是ExoSeal所需的时间更短，术后并发症发生率为6.98%。Scott等[8]使用Mynx血管闭合装置进行动脉腔内手术止血，术后出血并发症发生率低（仅3.4%），止血迅速，减少了患者的住院时间。

使用促凝材料的闭合器可以加快血管闭合，缩短止血时间。但是，这些促凝材料滞留在体内容易导致炎症，甚至出现皮下淤斑，所以促凝材料的选择及研制至关重要。如何加速促凝材料的吸收，减少并发症的发生是此类血管闭合器发展的重点。

1.1.2 主动型血管闭合器

主动型血管闭合器通过钛夹或者缝线将穿刺点周围的组织聚拢闭锁起来达到封堵血管的效果。以StarClose为代表的环夹血管闭合器，闭合力强，适用于5～6 F穿刺点，实际使用中对于7～8 F的穿刺点也是安全有效的[9]。Spiliopoulos等[10]研究了StarClose在外周血管止血中的效果，这种血管闭合器在肥胖患者中的使用技术难度增加，在高血压患者中使用可能会出现渗血现象。Kim等[11]的研究发现，使用StarClose的术后并发症发生率为8%。尽管存在以上问题，StarClose用于股浅动脉穿刺止血是安全有效的。即使在股骨头下缘2～7 cm处也能实现简单止血。李岳云[12]研究PCI术中止血时发现，使用Perclose ProGlide血管缝合器的系统止血成功率为88%～97%，并发症发生率为5.3%，但止血成本高达3441.4元。

血管情况良好的患者，使用钉夹类的血管闭合器可快速止血，效果可靠。其独特的腔外止血机制，使内皮细胞不会接触外来异物，降低了炎症的风险[13]，但是钛夹会一直留在体内，部分患者会有不适感。肥胖及高血压患者，操作的技术难度增加且有再次渗血风险。此外，使用这种装置进行血管牢固闭合操作时也要求医生有一定的操作技巧。

1.2 载能类血管闭合器械

随着科学技术的不断进步，诸如激光焊接、超声焊接、热焊接、高频电流焊接等技术成功运用到血管闭合操作上。这些载能类血管闭合器械种类繁杂，对于不同类型的血管焊接有着各自的擅长点。目前，市面上最新和最常用的载能类血管闭合器械大致分为激光焊接、超声刀、结扎速血管闭合系统三大类。

1.2.1 激光焊接

激光焊接作为一种非接触式焊接方式，具有精准性好、对周围生物组织扰动小的优点。它利用光热分解原理，通过控制光的波长、激光的功率、光斑大小、脉冲持续时间等参数，将激光能量选择性作用在目标组织内，进行凝固、汽化或切割操作[14]。曾海山团队成功利用基于多光子吸收的光热解法选择性闭合了组织内的单个血管，且不需要外源性药物的辅助[15]。治疗过程由活体反射共聚焦显微镜实时监测，可以闭合从毛细血管到小静脉直径范围的血管。血管精准闭合减少了对周围组织的干扰，完整保护了组织的正常功能。虽然激光焊接闭合小血管具有一定优势，但王飞等研究发现激光焊接也存在许多不良反应，如皮下瘀斑（24%～49%）、隐神经损伤后的皮肤麻木（6.7%）等[16]。

针对毛细血管及小静脉这一类微细血管，传统缝合方法无能为力，且对于周围正常血管的损伤较大，而激光焊接技术可以很方便地针对这些血管进行闭合。然而，激光作用点较小，作用深度较浅，难以牢固闭合直径较大的血管[17]。如何改进现有激光闭合血管的技术以适应更大范围的血管闭合要求，这是未来激光闭合技术的研究重点。

1.2.2 超声刀

超声刀手术刀作为一种新型的机械能手术刀，区别于传统手术刀通过锐利刃口划开组织，超声刀是以超声振动作用于目标组织，不会通入电流，对肌肉神经不产生刺激，不会对装有心脏起搏器的患者产生干扰[18]。它通过发生器产生频率55.5 kHz、振幅0.1～0.3 mm的高频谐波振动，通过特殊的刀头传递到生物组织，使组织内水分流动、汽化，打开或游离组织层面[19]。同时，高频振动会使蛋白质变性凝固，促使血管闭合，达到治疗的效果。张立庆等[20]随访了患者消融、超声刀手术和常规扁桃体切除术后2年的疗效，通过自制的调查问卷发现在扁桃体残留极点上，超声组得分优于消融组和常规组，旷雨等[21]的研究也发现患者超声刀手术后并发症发生率低，仅为3.3%。

然而，目前国产超声刀性能还不成熟，依赖进口；超声刀刀头容易损坏且价格昂贵；闭合血管难以保证足够的组织连接强度；手术过程中，经常会出现雾化现象，干扰手术视野，这些都是医用超声刀未来发展中需要重点解决的问题。

1.2.3 结扎速血管闭合系统

在微创腹腔镜手术中，医生们经常使用LigaSure血管闭合系统。这个系统是在传统双极电刀基础上改进而来的。它利用生物阻抗、电流、电压变化等信息进行输出功率实时负反馈调节，减少了手术过程中过高的热量对周围正常组织的损伤，达到精确治疗的目的[22]。旷雨等[21]比较了采用LigaSure能量器械和传统缝合技术在经腹宫颈癌切除术中的治疗效果，发现能量器械组在平均手术时间、切除的淋巴结数目和术中失血量方面均优于传统缝合组。能量器械可以显著提高手术刀的安全性和有效性，具有较高的临床应用价值。张阳等[23]的研究发现LigaSure能量器械术后并发症发生率仅为2%。结扎速血管闭合系统虽然比传统双极电凝系统智能许多，但是这个系统目前只能安全闭合理论直径7 mm以内的血管[24]，对于更粗一点的血管仍需要手动缝合，对于更细的静脉血管也力不从心。因此，结扎速血管闭合系统未来还需要升级优化以适应更大范围的血管焊接。

2 血管闭合器械未来发展趋势

市面上的血管闭合器械，种类繁多。这些器械适用范围不同，实际使用时，面对具体血管闭合要求需要针对性选择合适的闭合器械，这极大地依赖医生的经验，频繁更换器械也增加了医生的工作量，不利于提高手术效率。一些血管闭合器械的执行末端活动自由度小，对于非游离状态的血管抓取困难。Sánchez-Margallo等[25]的研究发现符合人机工程学的腹腔镜器械可以显著降低医生手眼协调任务的完成时间，改善外科医生在腹腔镜手术中的表现。因此，开发一种适用范围广、操作简便、易上手的血管闭合器械至关重要。

以Angio-seal为代表的被动型经皮血管穿刺手术止血器械，主要通过在血管创口处放置促凝材料加速伤口溢出的血液形成血栓达到封堵止血效果，但是这些促凝材料作用时会在皮下膨胀极易造成皮下瘀斑，较大的鞘导入器又会增加出血性并发症的概率[26]。以StarClose为代表的主动型经皮血管穿刺手术止血器械，通过钛夹或者缝线物理闭合创口进行止血，简单快速，但是实际使用过程中，钛夹容易发生滑移造成伤口闭合不牢固而发生二次渗血，或缝线不易降解使术后发生伤口感染等并发症[27]。经皮血管穿刺手术止血器械有两种发展趋势：① 优化器械结构设计，朝着多自由度、可靠闭合的方向发展；② 选用可降解且生物相容性好的材料，这两点是实现经皮血管穿刺点简单可靠止血的重要方向。

激光焊接对于毛细血管及静脉小血管的闭合具有无可比拟的精准治疗优势，但其焊接功率低，对于稍粗的血管闭合就力不从心。超声刀在实际使用过程中依然面临组织液雾化干扰术野的问题，此外，国产超声刀头技术不过硬，实际临床使用的超声刀头主要依靠进口，且易损坏、不耐用、价格昂贵[28]。Ligasure是在双极电凝的基础上升级而来的，其焊接闭合血管过程中一直根据钳间反馈信号不断调节，故可以减少组织热损伤和烟雾的产生，达到精确治疗的目的[29]。但是Ligasure目前只能安全闭合理论直径7 mm以内的血管，对于更粗一些的血管仍需要手动缝合，对于更细的静脉血管也力不从心。载能类血管闭合器械发展趋势：① 研发成熟精准的能量控制系统，实现精准闭合血管，提高组织焊接质量，减少对正常组织的热损伤；② 优化刀头设计，延长刀头使用寿命，实现更大尺寸范围的夹持。

3 结论

外科手术的发展离不开血管闭合技术的进步。随着生活水平的提高，患者们对手术过程中止血的耗时、损害、安全性和可靠性提出了更高的要求，这些需求极大地促进了血管闭合器械的发展。各种血管闭合器械都有自己的局限性，需要根据实际情况合理选用。而种类繁多的血管闭合器械的选择和使用无疑增加了医生的负担。此外，器械操作不当又会加剧血管闭合后感染和并发症的发生。高效、好用的血管闭合器械将会是未来的发展方向。非载能类血管闭合器械的发展趋向于操作便捷、安全可靠、适用范围广；载能类血管闭合器械的能量控制系统正向着智能化、精准化方向发展；能多自由度抓取、剪切并有闭合功能的执行末端是操作非游离类血管闭合的重要组成部分，符合人机工程学的执行末端将会极大提高医生操作的舒适性，亦是提高外科止血效率的关键。