国产室间隔缺损封堵器生物相容性的试验研究
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【摘要】 目的 观察国产室间隔缺损封堵器植入动物体内的组织学反应，研究其生物相容性。方法 选7只实验用犬及3只小型猪非体外循环下通过外科方法建立创伤性室间隔缺损动物模型，直视下经导管植入CardiaCureZH心血管异常通道闭合器(北京科迪凯尔医学技术有限公司)。分别于术后1、3、6个月处死试验动物取封堵器标本行大体肉眼观察、光镜及扫描电镜检查。结果 1只实验犬因出血于术中死亡，另1只实验犬因术中气栓瘫痪，1周后死亡，余8只植入封堵器成功，均存活至各自试验终点。大体标本显示闭合器表面均见厚薄不等的、光滑的新生内膜爬生，网塞内的海绵内芯结构完整并与坚硬的结缔组织融合；光镜检查显示封堵器网塞上心脏内皮细胞爬生完整，邻近组织未见炎性反应及异物巨细胞聚集，周围心肌未见坏死。扫描电镜观察显示封堵器表面内皮细胞完全覆盖，细胞排列紧密，但封堵器的金属端头未能被心脏内皮细胞完全覆盖。结论 实验结果表明，CardiaCureZH心血管异常通道闭合器具有良好的生物相容性。
【关键词】通道闭合器；生物相容性；实验研究
Study on biocompatibility of homemade ventricular septal defect occluder
LIU Ming，ZHENG Hong，LIU Jiali，et al.
Department of Cardiology, Fuwai Hospital Affiliated to Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College Cardiovascular Institute,Beijing 100037
【Abstract】 Objective To evaluate the biocompatibility of homemade occluder (CardiaCureZH).Methods 7 dogs and 3 pigs were prepared for the experiment，a traumatic ventricular septal defect (VCD) animal model was established by surgical methods without exreacorporporeal.Homemade VSD occluder was implanted directly during the surgical operation，and experimental animals were killed for histological observation at 1,3 and 6 months respectively after occluder implantation.Results One dog was dead resulted from a lot of hemorrhage during operation，another one was dead one week later resulted from air embolism and the other 8 animals were implanted occluder successfully.Postmortem gross showed surface of wire mesh was covered with a layer of smooth neoendocardium.Sponge inside of device were substituted for fibrosis.Histopathological examination revealed complete endothelialization at the site of occluder implantation and a variable degree of neointimal proliferation.There was no inflammatory reaction and large collection of foreignbody giant cells,no medial necrosis.Scanning electron microscope examination revealed complete endothelialization at the site of occluder，and the endothelialization cells were arranged orderliness and orderliness,but the occluder's cap was endothelialized incompletely.Conclusion The CardiaCureZH occluder has good biocompatibility.
【Key words】 occluder (CardiaCureZH);biocompatibility;experimental study
目前，房室间隔缺损封堵术及异常血管封堵术的器材多依赖进口。北京科迪凯尔医学技术有限公司研制生产具有自主知识产权的心血管异常通道闭合器是一种从材料到制造均完全国产化的产品，为检验室间隔封堵器的生物相容性，现将动物实验初步实验结果报告如下。
1 材料与方法
11 材料
(1)动物：杂种犬7条，中华小型猪3只，雌雄不拘，体重15～30 kg。(2)实验用室间隔缺损封堵器：北京科迪凯尔医学技术有限公司生产心血管异常通道闭合器，CardiaCureZH心血管异常通道闭合器共10枚(2枚试验失败，早期二枚为有研亿金公司提供的PDA封堵器替代)。(3)输送系统：输送鞘外径分别为7F、9F。(4)其他：穿刺针，导引导丝(45 cm、150 cm及260 cm)，有关手术器械及药品由实验外科配备。
12 方法
(1)动物模型的建立及封堵器的置入：选用15～30 kg的杂种犬(或中华小型猪)，静脉麻醉，行气管插管并接呼吸机控制呼吸，穿刺股动脉并加用多导生理监测仪监测血压、心率。常规铺巾，取左侧卧位，于右胸第4～5肋间开胸，切开心包，在右室游离壁近流出道部吊线作一荷包，然后先后阻断上、下腔静脉，迅速在荷包中心切开右室游离壁，显露室间隔，利于9号穿刺针穿刺室间隔肌部，以9F动脉鞘的扩张管扩张后，用特制的短输送鞘直视下植入直径为6 mm的VSD肌部封堵器，在左室打开左室侧伞盘，然后轻轻回拉使其紧贴室间隔左室面，再固定推送杆回撤鞘管释放右室侧伞盘，感觉双伞夹住室间隔后释放封堵器，并迅速开放上、下腔静脉，快速缝合右室游离壁，通过补液、药物等措施控制血压、心率，生命体征稳定后关胸，术后常规麻醉后监护，待清醒后送回动物房饲养。(2)实验观察：试验动物按处死时间分为3组(1、3、6月)，第1个月3只，第3个月3只，第6个月2只，每组动物处死后均进行封堵器表面、心脏等组织的肉眼观察及光镜(HE染色)、扫描电镜(SEM)观察。观察的指标有：封堵器表面内皮生长情况(内皮的完整性及成熟程度)；血管内膜厚度及增生程度；有无炎性改变或异物反应。
2 结果
在10只正常实验动物中共置入闭合器10枚，其中在预试验阶段，前2只犬由于技术不熟练造成出血及感染死亡，以后的8只动物按计划完成模型的建立和封堵器植入术。术后24 h行超声心动图检查示封堵器位置良好，无移位和脱落发生，技术成功率为80%。
21 大体标本观察
1个月标本示闭合器大园盘面大部分被增生的内膜所覆盖；该新生内膜与正常心内膜相连续，未见附壁血栓，镍钛合金丝表面无腐蚀现象。3与6个月示闭合器表面几乎或完全被新生内皮覆盖，植入处可见增生的纤维结缔组织。闭合器支撑部及附近心肌无坏死。闭合器内的海绵与增生的结缔组织一起形成坚硬的组织块(图1、2)。
22 光镜检查结果
病理切片为HE染色，放大100倍观察。1、3及6个月，可见封堵器新生内膜表面有连续的内皮或内皮样细胞生长。3～6个月的内皮覆盖率≥90%～95%。光镜下内膜组织主要由纤维细胞和胶原组织构成，封堵器支撑部位的心肌壁可见内膜纤维性增厚，除2处1个月标本与封堵器相邻的心肌壁内可见轻度胶原纤维增生及少量炎性细胞浸润外，其余均未见异物反应及炎性改变。切开闭合器取出里面的组织块检查，发现其海绵结构仍保留完整，其内亦有含铁血黄素沉着，其周围为新生的纤维结缔组织(图3、4)。肺组织中未见有血栓形成迹象。
23 扫描电镜观察
扫描电镜显示，术后1个月封堵器表面有少量内皮细胞生长，其他主要为成纤维细胞；3及6个月时心内膜细胞几乎完全覆盖封堵器表面，尤以靠近封堵器边缘处细胞排列紧密(图5、6)，封堵器表面内皮细胞与邻近心内皮细胞相连续，封堵器中央部位内皮细胞排列略显松散(图7)，而封堵器中心的金属突出部分，内皮细胞覆盖不完整(图8)。封堵器腰部与心肌接触面可见胶原纤维组织填充。
3 讨论
心脏间隔缺损(包括动脉导管未闭，PDA)是最常见的一组先天性心脏病， 既往需做开胸手术才能得到根治， 其风险及创极少的金属面未完全被内皮细胞覆盖伤大[1-4]。上个世纪90年代末，由美国介入放射学家Amplatzer发明的蘑菇伞器法则较好地克服了上述介入治疗方法的不足，该方法具有在静脉系统操作的特性，以及创伤小，操作简便，安全可靠等优点，因此在先心病介入治疗中得到广泛应用[5-8]。但Amplatzer封堵器价格昂贵,一般国人难以承受，影响了该技术在我国的普及与推广。
北京科迪凯尔公司生产的CardiaCure-ZH心血管异常通道闭合器是根据Amplatzer封堵器结构特点，全部采用国产的原材料研发出的一种全国产化产品。该闭合器主要由起支撑作用的蘑菇状网塞和起封堵作用的海绵或聚酯层内芯组成，其网塞的制造材料为具有形态记忆功能的镍钛合金丝(Ni：55.40%～56.00%，Ti：0.44%),而海绵内芯材料则由聚醚型聚氨酯发泡制作。尽管以上二种材料已大量用于医疗器械及人工器官的制作，但是，为了更好地阐明该闭合器的作用机制及进一步了解国产材料的生物相容性及理化稳定性，特设计并进行该动物实验研究。
本组动物实验的研究结果表明，制作CardiaCureZH心血管异常通道闭合器的国产材料具有良好生物相容性及理化稳定性。实验中发现，封堵器植入后发生的是良性组织学反应，封堵器置入1个月后，封堵器与其心肌组织粘连，其表面大部分为新生的内膜所覆盖，其内及远端有血栓形成及血栓机化；3～6个月后其新生内膜的覆盖面积≥95%，封堵器与周围组织粘连融合，很难使其剥离，网塞内的血栓机化变得更致密。
本组研究的不足之处在于未能建立膜部室间隔缺损模型，主要因为犬的膜部室间隔范围小，附近腱索结构丰富，人造缺损和植入封堵器困难。另有待于对实验动物的更长期观察，以进一步评价该封堵器植入后的长期组织学反应。
参考文献
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作者单位： 100037 北京市，中国医学科学院 中国协和医科大学 阜外心血管病医院 放射科(刘明、郑宏)，实验外科(孟亮、陈雪生、袁伟民)，病理科(王红月、赵红、王清志、李莉)；徐州医学院附属医院心内科(刘加立)
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