腔靜脈濾器植入后流場(chǎng)PIV測(cè)試及對(duì)下腔靜脈影響的研究.pdf

1、目的:
　　目前對(duì)腔靜脈濾器使用能有效減少致死性肺栓塞的發(fā)生國(guó)內(nèi)外已有共識(shí)，但有報(bào)道及我們臨床中發(fā)現(xiàn)濾器置入存在一些并發(fā)癥如腔靜脈濾器血栓形成，濾器的移位、傾斜、阻塞等，本研究通過(guò)建立濾器植入后的腔靜脈體外物理模型，采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)(particle image velocimetry，PIV)進(jìn)行檢測(cè)，觀察植入的濾器對(duì)腔靜脈流場(chǎng)的影響，并通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察濾器植入后下腔靜脈的病理性變化及濾器表面覆蓋組織情況。
　　方

2、法:
　　1.回顧性分析2008年6月至2014年6月期間成功回收的164例可回收下腔靜脈濾器(OPTEASE)，觀察取出的可回收下腔靜脈濾器粘附血栓大小、部位等特點(diǎn)，并分析濾器繼發(fā)血栓形成與濾器傾斜度、鉤端貼壁、濾器置入后腔靜脈擴(kuò)張率、留置時(shí)間、抗凝的相關(guān)性。
　　2.選取2010年1月～2013年1月行OPTEASE植入后100例患者的影像學(xué)資料，分別測(cè)量濾器植入后濾器體部固定段、錐形部中點(diǎn)及鄰近段正常下腔靜脈直徑，根據(jù)

3、這些數(shù)據(jù)按照1∶1的比例，制作濾器植入后腔靜脈的體外物理管狀模型。
　　3.循環(huán)液采用黏度與人體血液相似的35％的甘油水溶液，采用PIV測(cè)試技術(shù)，對(duì)制作的物理模型進(jìn)行流場(chǎng)測(cè)試，觀察該模型的濾器植入段局部流場(chǎng)中流體流速變化以及渦量的分布等。
　　4.選用健康成年Beagle犬共20只，4只為對(duì)照組，余16只為濾器植入組。麻醉后通過(guò)股靜脈為入路進(jìn)行操作，濾器組將可回收下腔靜脈濾器(OPTEASE)植入下腔靜脈腎下段1cm處。術(shù)后

4、2周、4周、8周、12周后分4批行彩超檢查、雙源CT掃描及重建，后處死動(dòng)物，第批4只，取出包括濾器植入段的下腔靜脈及鄰近的正常下腔靜脈1cm，通過(guò)肉眼觀察、光學(xué)顯微鏡以及掃描電鏡檢查，對(duì)濾器支柱的內(nèi)膜覆蓋情況進(jìn)行觀察并分析，比較術(shù)后2周、4周、8周、12周的濾器表面覆蓋的新生內(nèi)膜情況。
　　結(jié)果:
　　1.本組臨床病例濾器相關(guān)性血栓形成率為31.1％，當(dāng)濾器最大傾斜度≥15°、鉤端貼壁、濾器置入后腔靜脈擴(kuò)張率≥50％、濾器留

5、置時(shí)間＞2周，其濾器相關(guān)性血栓形成率分別為70.3％、79.6％、64.7％和86.2％，與對(duì)照組相比，濾器血栓形成的差異均有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＜0.001)。而血栓平均長(zhǎng)度分別為8.6±1.7mm、5.3±1.4mm、10.1±2.2mm和3.6±0.9mm，濾器最大傾斜度≥15°和濾器置入后腔靜脈擴(kuò)張率≥50％與濾器置留時(shí)間＞2周相比血栓長(zhǎng)度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＜0.05)。
　　2.成功制成濾器植入后的腔靜脈體外物理模型，濾

6、器植入前下腔靜脈血流為層流為主，濾器植入后濾器段下腔靜脈明顯擴(kuò)張，血流減慢，濾器傾斜角0°、5°、10°時(shí)濾器內(nèi)仍有層流為主，軸流未見偏離，血流對(duì)血管壁的剪切力低;濾器傾斜角15°、鉤端貼壁時(shí)濾器內(nèi)層流消失，軸流偏離，血流對(duì)血管壁的剪切力明顯增高，濾器偏向側(cè)形成血流郁滯區(qū)及渦流。
　　3.濾器組16只實(shí)驗(yàn)犬均成功植入下腔靜脈濾器，術(shù)后彩色多普勒檢查發(fā)現(xiàn)術(shù)前下腔靜脈腎下段血管平均直徑為13.47±0.38mm，濾器植入后2、4、8、

7、12周下腔靜脈明顯擴(kuò)張，平均直徑為17.81±0.47mm、17.70±0.46mm、17.65±0.40mm及17.39±0.56mm。濾器植入前、后比較下腔靜脈直徑有明顯差異(P＜0.001);術(shù)前下腔靜脈平均血流速度為45.6±1.69cm/s，術(shù)后濾器內(nèi)軸流平均流速2、4、8、12周分別為23.3±2.01 cm/s、23.4±1.8cm/s、25.5±2.3cm/s及25.4±3.4cm/s，濾器植入前、后比較下腔靜脈內(nèi)血流速

8、度有明顯差異(P＜0.001);而維持血流速度的壓力梯度術(shù)前為0.844±0.078mmHg，術(shù)后2、4、8、12周分別為0.186±0.036mmHg、0.190±0.035mmHg、0.197±0.034mmHg及0.212±0.058mmHg，濾器植入前、后比較下腔靜脈內(nèi)血流壓力梯度有明顯差異(P＜0.001)，對(duì)照組術(shù)前、術(shù)后無(wú)變化。
　　4.濾器組術(shù)后雙源CT掃描及多維重建檢查發(fā)現(xiàn)CTV顯示濾器植入段下腔靜脈擴(kuò)張，濾器處

9、腰椎靜脈叢側(cè)支血管開放，2周時(shí)4例濾器全部支撐桿均局限在IVC管腔內(nèi);4周時(shí)1例濾器支撐桿大部分穿出IVC壁;8周時(shí)2例濾器支撐桿大部分穿出IVC壁，2例濾器支撐桿完全在IVC管腔以外，在濾器支撐柱突出管腔處，靜脈壁增厚，其中有1例下腔靜脈內(nèi)發(fā)現(xiàn)有條狀血栓形成;12周時(shí)4例濾器支撐桿均完全在IVC管腔以外，靜脈壁呈偏心性增厚，下腔靜脈內(nèi)均可發(fā)現(xiàn)條狀血栓形成。CT仿真內(nèi)窺鏡成像(CTVE)發(fā)現(xiàn)濾器支撐柱固定處內(nèi)腔面凹陷，鄰近支撐柱兩側(cè)血管

10、內(nèi)膜明顯增厚，形成嵴突起，濾器植入處下腔靜脈內(nèi)腔面凹凸不平，并見有條狀血栓漂浮，而鄰近正常血管內(nèi)腔內(nèi)光滑，對(duì)照組術(shù)前、術(shù)后無(wú)變化。
　　5.大體及鏡下觀察發(fā)現(xiàn)術(shù)后2、4、8、12周下腔靜脈外膜完整，濾器組均未見穿破下腔靜脈突入周圍組織臟器，術(shù)后2周濾器支撐柱大部分陷入血管壁內(nèi)，濾器表面覆蓋半透明的薄層組織，濾器與血管壁分離容易;術(shù)后4、8、12周濾器支撐柱已經(jīng)完全嵌入在增生的內(nèi)膜下，濾器表面覆蓋組織增厚，厚度不均，濾器鉤端與血管壁

11、粘連，術(shù)后4周剝離濾器困難，并撕裂少許內(nèi)膜組織，術(shù)后8周濾器附著少許血栓，剝離濾器極困難，撕裂較多內(nèi)膜組織，術(shù)后12周濾器附著血栓增多，濾器的支撐柱及鉤端全部陷入血管壁內(nèi)，增生的內(nèi)膜覆蓋較厚，腔靜脈內(nèi)腔面粗糙不平，濾器不能剝離腔靜脈，強(qiáng)行剝離則撕斷腔靜脈。而術(shù)后8、12周濾器表面增生的內(nèi)膜較術(shù)后2、4周肉眼觀察明顯增厚。術(shù)后2周鏡下發(fā)現(xiàn)濾器植入處見內(nèi)皮細(xì)胞變扁，內(nèi)彈力層變薄，血管壁內(nèi)見裂隙形成，濾器支撐柱接觸處內(nèi)皮細(xì)胞損傷，內(nèi)膜下膠原纖

12、維暴露。術(shù)后8、12周濾器表面內(nèi)膜層纖維組織明顯增生，局灶膠原化，增生的內(nèi)膜成分主要為平滑肌細(xì)胞、膠原纖維和少量的巨噬細(xì)胞所組成。濾器抽取后的空洞周圍可見大量膠原纖維增生，排列紊亂，血管壁間見大量裂隙形成，引起血管壁結(jié)構(gòu)損傷。對(duì)照組術(shù)前、術(shù)后無(wú)變化。
　　6.掃描電子顯微鏡觀察術(shù)后2周濾器表面見條索狀、粗細(xì)不等的膠原纖維相互交織，并見少許內(nèi)細(xì)胞覆蓋。術(shù)后4周濾器表面膠原纖維增粗、聚集，部分為膠原纖維覆蓋。術(shù)后8周濾器表面膠原纖維明

13、顯增粗、增厚，并有血小板粘附，大部分為膠原纖維覆蓋。術(shù)后12周濾器表面被增生內(nèi)膜基本覆蓋，膠原纖維增生、堆積，并有血小板及紅細(xì)胞沉積形成血栓。術(shù)后2、4、8、12周的濾器血栓捕獲區(qū)表面的新生內(nèi)膜覆蓋率分別是(14.34±8.85)％、(29.52±12.38)％、(62.63±12.94)％、和(68.88±10.74)％。術(shù)后2周、術(shù)后4周與術(shù)后8、12周組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.001);術(shù)后8周與12周組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P

14、＞0.05);術(shù)后2、4、8、12周濾器側(cè)支撐柱表面的內(nèi)膜覆蓋率分別是(42.57±8.20)％、(93.58±5.46)％、100％、和100％，術(shù)后2周與術(shù)后4、8、12周組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.001)，術(shù)后4周、8周、12周組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。
　　結(jié)論:
　　1.濾器植入后使腔靜脈局部擴(kuò)張，血流減慢，通過(guò)PIV測(cè)試發(fā)現(xiàn)濾器傾斜角大于15°時(shí)，濾器內(nèi)層流消失，軸流偏離，濾器偏向側(cè)形成湍流及渦流

15、，血流對(duì)血管壁的剪切力增強(qiáng)。表明濾器植入后對(duì)腔靜脈血流有阻擋作用，隨著傾斜角的增大，濾器對(duì)腔靜脈的流速、流態(tài)、軸流偏離及血管壁的切應(yīng)力產(chǎn)生影響，是繼發(fā)腔靜脈血栓，引起腔靜脈阻塞的危險(xiǎn)因素。
　　2.植入腔靜脈濾器的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)影像檢查提示濾器植入后腔靜脈擴(kuò)張，血流減慢，并見腰椎側(cè)支血管開放，表明濾器對(duì)腔血流有阻攔作用。大體及鏡下發(fā)現(xiàn)濾器植入后血管壁內(nèi)膠原組織增生，產(chǎn)生叢多裂隙改變，引起血管壁損傷及重塑，濾器植入時(shí)間的延長(zhǎng)，濾器表面膠原