聚氨酯胆管假体的制作
汕头大学医学院第一附属医院 1外科实验室 2消化内科 广东省汕头市 515041
3天津市合成材料研究所高分子研究室
广东省科委重点攻关项目资金资助(D199703)
项目负责人 许建衡
收稿日期 2000-01-25 接受日期 2000-02-03
Subject headings biomedical engineering; common bile duct; prosthesis; polyamines; animals, experiment; technology
, http://www.100md.com
主题词 生物医学工程；胆总管；假体；聚胺类；动物，实验；工 艺学
许建衡, 郭光华, 张津, 吴利标, 刘婉秀. 聚氨酯胆管假体的制作. 世界华 人消化杂志，2000；8(7)：817-818
1 材料和方法
1.1 材料 经反复筛选，确定采用医用级聚醚型聚氨酯热塑性弹性体TPE-80B为胆管、气囊、套管和挤出管材材料. TPE-95B为球形瓣膜材料. TPE-80B的力学性能：硬度80(邵尔A)，抗张强度434kg/cm，伸长率620%，抗撕裂68kg/cm，冲击回弹39%. TPE-80B的细胞毒性试验：由“IS0”琼脂覆盖法测得其 反应指标(R=Z/L)为0.9/0，属一级以下毒性. TPE-80B的耐胆汁腐蚀试验：将TPE -80B置入500mL人胆汁中，37℃下放置1a，其间换液1次/wk. 其浸泡前后测定的各项物理性能对照结果如表1所示.
, 百拇医药
1.2 方法 应用玻璃模具和金属模具，通过浸渍与模塑进行成型工艺研究. 以挤出工艺制作导管. 玻璃 模具用于研制胆管内、外层，金属模具用于研制气囊和球形瓣膜. 用经过精制的四 氢呋喃分别溶解TPE-80B，95B，配制成70g/L溶液备用. 采用人工心脏的浸渍工艺 制作胆管、气囊. TPE-95B材料通过模塑工艺成为球型瓣膜. 修整消毒，敷涂TPE-95B溶液. 气囊型假体设计是本项研究的主体设计，这是一种以膈下气囊为源动力的自律性搏动式胆总管假体，主要分为两部分：其一是胆管部分，长约3cm，上端涤纶环 直径0.3cm，呈上口小、下口大的喇叭形，胆管体部有内、外两层. 其内层薄软，受外压后内腔闭合：外层厚硬，两层之间充气后外层不会扩张. 其二是气囊部分，大小约10cm×4cm×2cm. 固定于右膈与肝叶之间，并通过一细管与体部的夹层 相通，这样使薄壁的内层因气囊的压力而闭合或张开. 另外，又设计一埋藏于皮下的注气囊，亦通过一细管与夹层相通，必要时便可切开皮肤充气或作造影. 直管型假体设计是本项研究的对照设计. 直管型的长度、管径、两端材料均与主体设计同，不同之处是呈单层的管状，中段有球型瓣膜设计，与人工心脏球瓣原理相 似. 假体的组装按结构设计图要求，分别用TPE-80B溶液粘接各有关部件. 将假体浸于乙醇 中，用注射器加压注气，检查各连接部位有无漏气. 假体于充气状态下置入超净环境，经24h干燥后，封装于消毒的聚氯乙烯包装袋中备用.
, http://www.100md.com
2 结果人胆汁浸泡前后TPE-80B各项物理性能测定对照结果见表1. 气囊压力与胆管假体内胆 汁流速关系的体外测定结果表明：①当气囊内压为0kPa时，胆管假体远端胆汁滴速 >120滴/min. ②当气囊内压>26.7kPa时，胆管假体内层受压闭合，但并不完全梗阻，其远端胆汁流速仍有60滴/min. ③若气囊内压波动，则胆管假体内层压力亦随之波 动，起到一种类似“蠕动”的作用.
表1 胆汁浸泡前后TPE-80B物理性能变化
, 百拇医药
对照组3只狗分别于术后65,8,95d死亡. 尸体解剖可见对照组假体吻合口上方的肝总管及肝内胆管均高度扩张、壁厚，其中充满灰白混浊胆汁，有臭味；肝脏有多处小脓肿灶，部分肝管呈半瘀塞状态. 总之，3只狗死因均为胆道瘀滞、感染. 而实验组3只狗存活情况良好，于术后6mo左右分别在麻醉下开腹，见假体与胆管壁愈合良好，切开胆管及肝脏，见胆管内胆汁正常，肝脏未见脓肿， 内套管壁呈浅黄色，通畅而无明显沉淀；膈下气囊仍有气体充盈，颜色正常. 扫描镜观察所 见：对照组假体上端与肝胆管吻合口处可见多数沉淀物，粘膜破坏较明显，靠假体一侧几乎没有粘膜上皮生长. 实验组胆管粘膜上皮已在假体一端的涤纶吻合环上爬满，但聚氨酯材料表面未见生长；胆管假体内表面清洁，仅吻合口缝线处有少许沉淀物；胆管粘膜生长健康.
3 讨论所谓胆管假体是指人工合成材料仿胆管结构制成的产品，可植入机体发挥部分相应功能. 目前仅有少数动物实验的研究报道[1-6]. 多数的学者均采用硅橡胶、聚氨酯或聚 四氟乙烯作为假体材料. 从相容性来说，以聚氨酯中的TPE-80B为最佳；从结构上来说，以往报道的均为单纯的直管式结构，实体上应用效果很差，往往很短时间就胆汁瘀积、阻塞. 我们采用的材料是目前胆汁相容性最好的TPE-80B；更重要的是，在结构上采用了仿蠕 动排空功能的膈下气囊驱动的双层假体，很好地解决了胆汁瘀积的问题. 目前国际、国内均无类似设计的胆总管假体可比拟. 其独特的结构设计，成功地解决了胆汁排空的问题[7-11].本项目的设计没有以单纯的管状材料来恢复胆道的连续性，而是设计了 类似蠕动功能的排空机制，以防止逆行感染. 这一设计使假体内胆汁得以主动排入肠道. 而且胆管内压超过十二指肠内压时，肠内容物就不容易反流进入胆管，胆汁也不易滞留在胆道内造成沉淀和梗阻[12-16]. 所以，尽管没有括约肌的存在，这种胆管假体还是可以有效地防止逆行感染. 另外，假体两端的开口呈上口小、下口大的喇叭形，也使其不易造成下端的梗阻. 动物实验结果证明，活体内6mo后取出的气囊型假体仍有良好弹性和张力，也有良好的封闭性，内壁也无明显沉淀. 因此，这一产品具有良好的应用前景[17-20].
, http://www.100md.com
4 参考文献1 黄洁夫. 胆道癌的治疗现状. 世界华人消化杂志，1999；7：829-830
2 Doillon C, Dureau G, Clendinnen G, Eloy R. Effects of glyceral pretreatment upon biliary or venous grafts in bile duct replacement.
Surg Gynecol Obstet, 1981;152:613-620
3 Doillon C, Dureau G, Chignier E, Clendinnen G, Eloy R. Course of the initial epithelial lesions associated with autologous bile duct
, http://www.100md.com
replacement. Am J Surg, 1981;141:187-190
4 张劲松，魏经国，吴军正，陈建元. 兔胆道口括约肌细胞的培养及结构形态学观察. 世界华人消化杂志，1999；7：316-319
5 励楚刚，陈若平，张忠德，宋家其，施诚仁. 胆肠吻合术中抗反流瓣抗反流作用的长期 实验研究. 世界华人消化杂志，2000；8：69-73
6 王庆，许锋，张晓东，鲁焕章. 胆道阻塞与逆胆管造影对机体影响的实验研究. 新消化病学杂志，1997；5：359
7 李志辉, 罗亚桐, 钟郑民. 急性梗阻性化脓性胆管炎21例的术式. 新消化病学杂志， 1995;3:45
8 杨继震. 老年人胆道外科疾病. 新消化病学杂志, 1996;4:241-242
, http://www.100md.com
9 陈宣章. 胆囊上皮性肿瘤166例临床病理分类. 新消化病学杂志, 1996;4:245-246
10 杨汉新, 严修源, 王勇强, 宋念, 姚辉华. 医源性胆管损伤和狭窄37例的处理. 新消化病学杂志, 1996;4:275-276
11 王友顺, 杨继震. 胆管癌的病理与临床. 新消化病学杂志, 1997;5:329-330
12 董米连, 林祖朝. 胆道手术后胆总管直径的意义. 新消化病学杂志, 1997;5:789-790
13 杨敏, 刘兴, 巴善铎, 张风玉. 125例梗阻性黄疸的ERCP诊断分析. 华人消化杂志, 1998;6:740
14 吴培俊. 胆道系统运动功能及障碍. 世界华人消化杂志, 1999;7:603-604
, http://www.100md.com
15 龚建平, 韩本立, 周永碧. 良性胆管狭窄568例的分类和外科治疗. 世界华人消化杂志， 2000;8:243-244
16 冯培勤, 田海鹰. 胆肠Y形手术防反流326例. 世界华人消化杂志，2000；8： 376
17 Xu JH, Sun SQ, Sun SM, Zhang QY, Cheng JT, Wu LB, Liu WX, Guo GH. Expe riment for a polyurethane replacement
of the common bile duct. Chin Med J, 1998;111:86-87
18 Hartung H, Kirchner R, Baba N, Waldmann D. Histological, laboratory and X-ray findings after repair of the common
, 百拇医药
bile duct with a Teflon grafts. World J Surg, 1978;2:639-642
19 Mendelowitz DS, Beal JM. Expanded polytetrafluoroethylene in recostruction of the canine biliary system.
Am J Surg, 1982;143:221-224
20 魏睦新, Naruse S, 尾崎毅, 轩原清史, 安藤英治, Wray V. PACAP对豚鼠离体 胆囊平滑肌的作用. 新消化病学杂志, 1996;4:243-244, http://www.100md.com(许建衡1 郭光华2 张 津3 吴利标1 刘婉秀1)
3天津市合成材料研究所高分子研究室
广东省科委重点攻关项目资金资助(D199703)
项目负责人 许建衡
收稿日期 2000-01-25 接受日期 2000-02-03
Subject headings biomedical engineering; common bile duct; prosthesis; polyamines; animals, experiment; technology
, http://www.100md.com
主题词 生物医学工程；胆总管；假体；聚胺类；动物，实验；工 艺学
许建衡, 郭光华, 张津, 吴利标, 刘婉秀. 聚氨酯胆管假体的制作. 世界华 人消化杂志，2000；8(7)：817-818
1 材料和方法
1.1 材料 经反复筛选，确定采用医用级聚醚型聚氨酯热塑性弹性体TPE-80B为胆管、气囊、套管和挤出管材材料. TPE-95B为球形瓣膜材料. TPE-80B的力学性能：硬度80(邵尔A)，抗张强度434kg/cm，伸长率620%，抗撕裂68kg/cm，冲击回弹39%. TPE-80B的细胞毒性试验：由“IS0”琼脂覆盖法测得其 反应指标(R=Z/L)为0.9/0，属一级以下毒性. TPE-80B的耐胆汁腐蚀试验：将TPE -80B置入500mL人胆汁中，37℃下放置1a，其间换液1次/wk. 其浸泡前后测定的各项物理性能对照结果如表1所示.
, 百拇医药
1.2 方法 应用玻璃模具和金属模具，通过浸渍与模塑进行成型工艺研究. 以挤出工艺制作导管. 玻璃 模具用于研制胆管内、外层，金属模具用于研制气囊和球形瓣膜. 用经过精制的四 氢呋喃分别溶解TPE-80B，95B，配制成70g/L溶液备用. 采用人工心脏的浸渍工艺 制作胆管、气囊. TPE-95B材料通过模塑工艺成为球型瓣膜. 修整消毒，敷涂TPE-95B溶液. 气囊型假体设计是本项研究的主体设计，这是一种以膈下气囊为源动力的自律性搏动式胆总管假体，主要分为两部分：其一是胆管部分，长约3cm，上端涤纶环 直径0.3cm，呈上口小、下口大的喇叭形，胆管体部有内、外两层. 其内层薄软，受外压后内腔闭合：外层厚硬，两层之间充气后外层不会扩张. 其二是气囊部分，大小约10cm×4cm×2cm. 固定于右膈与肝叶之间，并通过一细管与体部的夹层 相通，这样使薄壁的内层因气囊的压力而闭合或张开. 另外，又设计一埋藏于皮下的注气囊，亦通过一细管与夹层相通，必要时便可切开皮肤充气或作造影. 直管型假体设计是本项研究的对照设计. 直管型的长度、管径、两端材料均与主体设计同，不同之处是呈单层的管状，中段有球型瓣膜设计，与人工心脏球瓣原理相 似. 假体的组装按结构设计图要求，分别用TPE-80B溶液粘接各有关部件. 将假体浸于乙醇 中，用注射器加压注气，检查各连接部位有无漏气. 假体于充气状态下置入超净环境，经24h干燥后，封装于消毒的聚氯乙烯包装袋中备用.
, http://www.100md.com
2 结果人胆汁浸泡前后TPE-80B各项物理性能测定对照结果见表1. 气囊压力与胆管假体内胆 汁流速关系的体外测定结果表明：①当气囊内压为0kPa时，胆管假体远端胆汁滴速 >120滴/min. ②当气囊内压>26.7kPa时，胆管假体内层受压闭合，但并不完全梗阻，其远端胆汁流速仍有60滴/min. ③若气囊内压波动，则胆管假体内层压力亦随之波 动，起到一种类似“蠕动”的作用.
表1 胆汁浸泡前后TPE-80B物理性能变化
| 浸泡前 | 浸泡后 | |
| 硬度(邵尔A) | 80 | 82 |
| 抗张强度(kg/cm) | 434 | 428 |
| 伸长率(%) | 620 | 614.3 |
| 抗撕裂率(kg/cm) | 68 | 70 |
| 冲击回弹(%) | 39 | 37.5 |
, 百拇医药
对照组3只狗分别于术后65,8,95d死亡. 尸体解剖可见对照组假体吻合口上方的肝总管及肝内胆管均高度扩张、壁厚，其中充满灰白混浊胆汁，有臭味；肝脏有多处小脓肿灶，部分肝管呈半瘀塞状态. 总之，3只狗死因均为胆道瘀滞、感染. 而实验组3只狗存活情况良好，于术后6mo左右分别在麻醉下开腹，见假体与胆管壁愈合良好，切开胆管及肝脏，见胆管内胆汁正常，肝脏未见脓肿， 内套管壁呈浅黄色，通畅而无明显沉淀；膈下气囊仍有气体充盈，颜色正常. 扫描镜观察所 见：对照组假体上端与肝胆管吻合口处可见多数沉淀物，粘膜破坏较明显，靠假体一侧几乎没有粘膜上皮生长. 实验组胆管粘膜上皮已在假体一端的涤纶吻合环上爬满，但聚氨酯材料表面未见生长；胆管假体内表面清洁，仅吻合口缝线处有少许沉淀物；胆管粘膜生长健康.
3 讨论所谓胆管假体是指人工合成材料仿胆管结构制成的产品，可植入机体发挥部分相应功能. 目前仅有少数动物实验的研究报道[1-6]. 多数的学者均采用硅橡胶、聚氨酯或聚 四氟乙烯作为假体材料. 从相容性来说，以聚氨酯中的TPE-80B为最佳；从结构上来说，以往报道的均为单纯的直管式结构，实体上应用效果很差，往往很短时间就胆汁瘀积、阻塞. 我们采用的材料是目前胆汁相容性最好的TPE-80B；更重要的是，在结构上采用了仿蠕 动排空功能的膈下气囊驱动的双层假体，很好地解决了胆汁瘀积的问题. 目前国际、国内均无类似设计的胆总管假体可比拟. 其独特的结构设计，成功地解决了胆汁排空的问题[7-11].本项目的设计没有以单纯的管状材料来恢复胆道的连续性，而是设计了 类似蠕动功能的排空机制，以防止逆行感染. 这一设计使假体内胆汁得以主动排入肠道. 而且胆管内压超过十二指肠内压时，肠内容物就不容易反流进入胆管，胆汁也不易滞留在胆道内造成沉淀和梗阻[12-16]. 所以，尽管没有括约肌的存在，这种胆管假体还是可以有效地防止逆行感染. 另外，假体两端的开口呈上口小、下口大的喇叭形，也使其不易造成下端的梗阻. 动物实验结果证明，活体内6mo后取出的气囊型假体仍有良好弹性和张力，也有良好的封闭性，内壁也无明显沉淀. 因此，这一产品具有良好的应用前景[17-20].
, http://www.100md.com
4 参考文献1 黄洁夫. 胆道癌的治疗现状. 世界华人消化杂志，1999；7：829-830
2 Doillon C, Dureau G, Clendinnen G, Eloy R. Effects of glyceral pretreatment upon biliary or venous grafts in bile duct replacement.
Surg Gynecol Obstet, 1981;152:613-620
3 Doillon C, Dureau G, Chignier E, Clendinnen G, Eloy R. Course of the initial epithelial lesions associated with autologous bile duct
, http://www.100md.com
replacement. Am J Surg, 1981;141:187-190
4 张劲松，魏经国，吴军正，陈建元. 兔胆道口括约肌细胞的培养及结构形态学观察. 世界华人消化杂志，1999；7：316-319
5 励楚刚，陈若平，张忠德，宋家其，施诚仁. 胆肠吻合术中抗反流瓣抗反流作用的长期 实验研究. 世界华人消化杂志，2000；8：69-73
6 王庆，许锋，张晓东，鲁焕章. 胆道阻塞与逆胆管造影对机体影响的实验研究. 新消化病学杂志，1997；5：359
7 李志辉, 罗亚桐, 钟郑民. 急性梗阻性化脓性胆管炎21例的术式. 新消化病学杂志， 1995;3:45
8 杨继震. 老年人胆道外科疾病. 新消化病学杂志, 1996;4:241-242
, http://www.100md.com
9 陈宣章. 胆囊上皮性肿瘤166例临床病理分类. 新消化病学杂志, 1996;4:245-246
10 杨汉新, 严修源, 王勇强, 宋念, 姚辉华. 医源性胆管损伤和狭窄37例的处理. 新消化病学杂志, 1996;4:275-276
11 王友顺, 杨继震. 胆管癌的病理与临床. 新消化病学杂志, 1997;5:329-330
12 董米连, 林祖朝. 胆道手术后胆总管直径的意义. 新消化病学杂志, 1997;5:789-790
13 杨敏, 刘兴, 巴善铎, 张风玉. 125例梗阻性黄疸的ERCP诊断分析. 华人消化杂志, 1998;6:740
14 吴培俊. 胆道系统运动功能及障碍. 世界华人消化杂志, 1999;7:603-604
, http://www.100md.com
15 龚建平, 韩本立, 周永碧. 良性胆管狭窄568例的分类和外科治疗. 世界华人消化杂志， 2000;8:243-244
16 冯培勤, 田海鹰. 胆肠Y形手术防反流326例. 世界华人消化杂志，2000；8： 376
17 Xu JH, Sun SQ, Sun SM, Zhang QY, Cheng JT, Wu LB, Liu WX, Guo GH. Expe riment for a polyurethane replacement
of the common bile duct. Chin Med J, 1998;111:86-87
18 Hartung H, Kirchner R, Baba N, Waldmann D. Histological, laboratory and X-ray findings after repair of the common
, 百拇医药
bile duct with a Teflon grafts. World J Surg, 1978;2:639-642
19 Mendelowitz DS, Beal JM. Expanded polytetrafluoroethylene in recostruction of the canine biliary system.
Am J Surg, 1982;143:221-224
20 魏睦新, Naruse S, 尾崎毅, 轩原清史, 安藤英治, Wray V. PACAP对豚鼠离体 胆囊平滑肌的作用. 新消化病学杂志, 1996;4:243-244, http://www.100md.com(许建衡1 郭光华2 张 津3 吴利标1 刘婉秀1)