腔静脉滤器植入后流场PIV测试及对下腔静脉影响的研究

摘要

目的:
　　目前对腔静脉滤器使用能有效减少致死性肺栓塞的发生国内外已有共识，但有报道及我们临床中发现滤器置入存在一些并发症如腔静脉滤器血栓形成，滤器的移位、倾斜、阻塞等，本研究通过建立滤器植入后的腔静脉体外物理模型，采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry，PIV)进行检测，观察植入的滤器对腔静脉流场的影响，并通过动物实验进行观察滤器植入后下腔静脉的病理性变化及滤器表面覆盖组织情况。
　　方法:
　　1.回顾性分析2008年6月至2014年6月期间成功回收的164例可回收下腔静脉滤器(OPTEASE)，观察取出的可回收下腔静脉滤器粘附血栓大小、部位等特点，并分析滤器继发血栓形成与滤器倾斜度、钩端贴壁、滤器置入后腔静脉扩张率、留置时间、抗凝的相关性。
　　2.选取2010年1月～2013年1月行OPTEASE植入后100例患者的影像学资料，分别测量滤器植入后滤器体部固定段、锥形部中点及邻近段正常下腔静脉直径，根据这些数据按照1∶1的比例，制作滤器植入后腔静脉的体外物理管状模型。
　　3.循环液采用黏度与人体血液相似的35％的甘油水溶液，采用PIV测试技术，对制作的物理模型进行流场测试，观察该模型的滤器植入段局部流场中流体流速变化以及涡量的分布等。
　　4.选用健康成年Beagle犬共20只，4只为对照组，余16只为滤器植入组。麻醉后通过股静脉为入路进行操作，滤器组将可回收下腔静脉滤器(OPTEASE)植入下腔静脉肾下段1cm处。术后2周、4周、8周、12周后分4批行彩超检查、双源CT扫描及重建，后处死动物，第批4只，取出包括滤器植入段的下腔静脉及邻近的正常下腔静脉1cm，通过肉眼观察、光学显微镜以及扫描电镜检查，对滤器支柱的内膜覆盖情况进行观察并分析，比较术后2周、4周、8周、12周的滤器表面覆盖的新生内膜情况。
　　结果:
　　1.本组临床病例滤器相关性血栓形成率为31.1％，当滤器最大倾斜度≥15°、钩端贴壁、滤器置入后腔静脉扩张率≥50％、滤器留置时间＞2周，其滤器相关性血栓形成率分别为70.3％、79.6％、64.7％和86.2％，与对照组相比，滤器血栓形成的差异均有明显统计学意义(p＜0.001)。而血栓平均长度分别为8.6±1.7mm、5.3±1.4mm、10.1±2.2mm和3.6±0.9mm，滤器最大倾斜度≥15°和滤器置入后腔静脉扩张率≥50％与滤器置留时间＞2周相比血栓长度差异有统计学意义(p＜0.05)。
　　2.成功制成滤器植入后的腔静脉体外物理模型，滤器植入前下腔静脉血流为层流为主，滤器植入后滤器段下腔静脉明显扩张，血流减慢，滤器倾斜角0°、5°、10°时滤器内仍有层流为主，轴流未见偏离，血流对血管壁的剪切力低;滤器倾斜角15°、钩端贴壁时滤器内层流消失，轴流偏离，血流对血管壁的剪切力明显增高，滤器偏向侧形成血流郁滞区及涡流。
　　3.滤器组16只实验犬均成功植入下腔静脉滤器，术后彩色多普勒检查发现术前下腔静脉肾下段血管平均直径为13.47±0.38mm，滤器植入后2、4、8、12周下腔静脉明显扩张，平均直径为17.81±0.47mm、17.70±0.46mm、17.65±0.40mm及17.39±0.56mm。滤器植入前、后比较下腔静脉直径有明显差异(P＜0.001);术前下腔静脉平均血流速度为45.6±1.69cm/s，术后滤器内轴流平均流速2、4、8、12周分别为23.3±2.01 cm/s、23.4±1.8cm/s、25.5±2.3cm/s及25.4±3.4cm/s，滤器植入前、后比较下腔静脉内血流速度有明显差异(P＜0.001);而维持血流速度的压力梯度术前为0.844±0.078mmHg，术后2、4、8、12周分别为0.186±0.036mmHg、0.190±0.035mmHg、0.197±0.034mmHg及0.212±0.058mmHg，滤器植入前、后比较下腔静脉内血流压力梯度有明显差异(P＜0.001)，对照组术前、术后无变化。
　　4.滤器组术后双源CT扫描及多维重建检查发现CTV显示滤器植入段下腔静脉扩张，滤器处腰椎静脉丛侧支血管开放，2周时4例滤器全部支撑杆均局限在IVC管腔内;4周时1例滤器支撑杆大部分穿出IVC壁;8周时2例滤器支撑杆大部分穿出IVC壁，2例滤器支撑杆完全在IVC管腔以外，在滤器支撑柱突出管腔处，静脉壁增厚，其中有1例下腔静脉内发现有条状血栓形成;12周时4例滤器支撑杆均完全在IVC管腔以外，静脉壁呈偏心性增厚，下腔静脉内均可发现条状血栓形成。CT仿真内窥镜成像(CTVE)发现滤器支撑柱固定处内腔面凹陷，邻近支撑柱两侧血管内膜明显增厚，形成嵴突起，滤器植入处下腔静脉内腔面凹凸不平，并见有条状血栓漂浮，而邻近正常血管内腔内光滑，对照组术前、术后无变化。
　　5.大体及镜下观察发现术后2、4、8、12周下腔静脉外膜完整，滤器组均未见穿破下腔静脉突入周围组织脏器，术后2周滤器支撑柱大部分陷入血管壁内，滤器表面覆盖半透明的薄层组织，滤器与血管壁分离容易;术后4、8、12周滤器支撑柱已经完全嵌入在增生的内膜下，滤器表面覆盖组织增厚，厚度不均，滤器钩端与血管壁粘连，术后4周剥离滤器困难，并撕裂少许内膜组织，术后8周滤器附着少许血栓，剥离滤器极困难，撕裂较多内膜组织，术后12周滤器附着血栓增多，滤器的支撑柱及钩端全部陷入血管壁内，增生的内膜覆盖较厚，腔静脉内腔面粗糙不平，滤器不能剥离腔静脉，强行剥离则撕断腔静脉。而术后8、12周滤器表面增生的内膜较术后2、4周肉眼观察明显增厚。术后2周镜下发现滤器植入处见内皮细胞变扁，内弹力层变薄，血管壁内见裂隙形成，滤器支撑柱接触处内皮细胞损伤，内膜下胶原纤维暴露。术后8、12周滤器表面内膜层纤维组织明显增生，局灶胶原化，增生的内膜成分主要为平滑肌细胞、胶原纤维和少量的巨噬细胞所组成。滤器抽取后的空洞周围可见大量胶原纤维增生，排列紊乱，血管壁间见大量裂隙形成，引起血管壁结构损伤。对照组术前、术后无变化。
　　6.扫描电子显微镜观察术后2周滤器表面见条索状、粗细不等的胶原纤维相互交织，并见少许内细胞覆盖。术后4周滤器表面胶原纤维增粗、聚集，部分为胶原纤维覆盖。术后8周滤器表面胶原纤维明显增粗、增厚，并有血小板粘附，大部分为胶原纤维覆盖。术后12周滤器表面被增生内膜基本覆盖，胶原纤维增生、堆积，并有血小板及红细胞沉积形成血栓。术后2、4、8、12周的滤器血栓捕获区表面的新生内膜覆盖率分别是(14.34±8.85)％、(29.52±12.38)％、(62.63±12.94)％、和(68.88±10.74)％。术后2周、术后4周与术后8、12周组间差异有统计学意义(P＜0.001);术后8周与12周组间差异无统计学意义(P＞0.05);术后2、4、8、12周滤器侧支撑柱表面的内膜覆盖率分别是(42.57±8.20)％、(93.58±5.46)％、100％、和100％，术后2周与术后4、8、12周组间差异有统计学意义(P＜0.001)，术后4周、8周、12周组间差异无统计学意义(P＞0.05)。
　　结论:
　　1.滤器植入后使腔静脉局部扩张，血流减慢，通过PIV测试发现滤器倾斜角大于15°时，滤器内层流消失，轴流偏离，滤器偏向侧形成湍流及涡流，血流对血管壁的剪切力增强。表明滤器植入后对腔静脉血流有阻挡作用，随着倾斜角的增大，滤器对腔静脉的流速、流态、轴流偏离及血管壁的切应力产生影响，是继发腔静脉血栓，引起腔静脉阻塞的危险因素。
　　2.植入腔静脉滤器的动物实验影像检查提示滤器植入后腔静脉扩张，血流减慢，并见腰椎侧支血管开放，表明滤器对腔血流有阻拦作用。大体及镜下发现滤器植入后血管壁内胶原组织增生，产生丛多裂隙改变，引起血管壁损伤及重塑，滤器植入时间的延长，滤器表面胶原纤维交织、增厚，并激发血小板、红细胞贴附，继发血栓形成，此型滤器植入后8周出现滤器表面内膜增生明显，侧支撑柱及钩端完全包埋于增生的内膜下，并易继发血栓形成，取出滤器极困难，并撕裂内膜组织。

目录

声明

摘要

前言

第一部分 滤器继发血栓形成的不良因素临床分析

引言

1 资料与方法

结果

讨论

结论

第二部分 腔静脉滤器置入后流场PIV测试

引言

材料与方法

结果

讨论

结论

第三部分 滤器植入后对下腔静脉影响的动物实验研究

引言

材料与方法

结果

讨论

结论

全文结论

参考文献

腔静脉滤器的应用及进展

缩略词表

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