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肺癌介入治疗的血流动力学问题研究

hc360慧聪网医疗器械行业频道 2004-07-28 23:11:12

摘要肺癌介入治疗技术是建立在肿瘤血供理论基础之上的，它与动脉血管的血流动力学问题紧密相关。从血流动力学的角度研究肺癌介入治疗中存在的问题，对提高疗效，减少并发症具有重要意义，我们通过模拟实验方法，测定了支气管动脉入口附近区域的药物灌注率，定义了自然灌注区的概念。对阐明肺癌介入治疗的血动力学机理给出了依据，也为临床应用提出了可避免发生高位截瘫并发症的肺癌介入治疗基本原理。关键词介入治疗；肺癌；心血管循环系统据中国死因调查报道^[1]，恶性肿瘤已成为仅次于呼吸系统疾病的第二位死因，其中，肺癌是最大的死因之一。寻求安全、预后佳的肺癌治疗方法对提高中国人生命质量、延长寿命具有重要意义。20世纪60年代出现了肺癌介人治疗。随着医学成像技术、计算机技术、导管技术及医药技术等取得的成就使肺癌介入治疗在世界各地蓬勃地开展起来，在某些发达国家，肺癌介入治疗甚至已成为肺癌患者的常规诊治手段。本文的肺癌介入治疗主要指支气管动脉的灌注和栓塞(BAI和BAE)，是血管性介入治疗中的基本技术，具有直接、简单、经济、创伤小、恢复快等优点。但是，它主要有下面3个方面的问题^[2]：(1)并发症问题：如：造成血管内壁的损伤，穿刺点出血、血肿，脊髓损伤、肺梗塞造成瘫痪甚至死亡等；(2)理论和实践脱节；(3)肿瘤形成和介入治疗过程中的血流动力学机制研究还不充分。本文较全面地讨沦了肺癌介入治疗中存在的血流动力学问题，阐明了开展这一问题研究的重要意义。在我们自行研制的心血管模拟实验装置上设计了研究肺癌介入治疗血流动力学的模拟实验段，定义了自然灌注区的概念，并在多种条件下测试了这个对介入治疗技术有重要意义的自然灌注区。 1 肺癌介入治疗中的血动力学问题肺癌的主要血供来自支气管动脉，所以肺癌的介入治疗多指支气管动脉灌注(BAl)或支气管动脉栓塞(BAE)。开展肺癌介入治疗的最大障碍就是高位截瘫并发症问题。高位截瘫并发症的原因至今尚无定论，从我们研究的结果看，可以认为以下因素是致瘫的主要原因^[3]：(1)支气管动脉和肋间动脉共下。一般地，支气管动脉起源于胸主动脉，但是仍有相当一部分病人的支气管动脉起源属于非病理性的解剖变异，即支气管动脉起自肋间动脉、锁骨下动脉、腹主动脉等；而脊髓的供血分为3段，上、下2段的血供较充分，并由它们向脊髓中段伸张供血，有时肋间动脉会发出一条小分支参与脊髓中段供血，这条肋间动脉被称为关键肋间动脉。如果碰巧支气管动脉起源于这条关健肋间动脉，在肺癌的介入治疗中就可能影响到脊髓的供血而损伤脊髓，导致行动障碍甚至高位截瘫；(2)手术时，由于不适当地推注产生反射性阻力，造成药物、造影剂等返流。支气管动脉直径为1mm-3mm，临床手术医生往往试图将直径为2mm的导管硬插进去，然后以大推力连续推注，这样往往产生反射性阻力，导致药物返流，倘若该病人的支气管动脉与关键肋间动脉共干，返流的药物会大量进入共干的肋间动脉，同时也会流入向脊髓供血的小分支，造成小分支内膜受损、水肿，内皮细胞脱落，管腔变窄或堵塞，影响脊髓的血供，因而引起下肢感觉及运动障碍，甚至高位截瘫。从上述分析可知，提高肺癌介入治疗的疗效和安全性，不仅与药物的改进有密切关系，而且和肺癌病灶的血流动力学行为息息相关：由于支气管动脉细小，将导管直接插入很困难，医生往往将导管口定位在支气管动脉人口处附近的某个范围，这个范围正是我们要从血流动力学角度研究的问题。 2 原理方法为了定量测试研究肺癌介入治疗中存在的血流动力学问题，我们首先采用了模拟实验的研究方法，再根据实验得出的原理去指导临床试验与应用。 2.1 模拟实验系统心血管循环系统是整个实验装置的最基本的设备，它依据Worterof三单元风箱模型设计而成，包括左心室、右心房、主动脉弓、主动脉等，其余部分采用集中参数模型原理设计，心室动力由1台直线电机提供。模拟装置的设计遵循3个原则^[4](1)几何相似；(2)运动相似；(3)动力相似。在压力表、示波器、流量计的监视下，模拟心血管循环系统的各项血流动力学指标，可以根据实验的需要，在人体生理正常值附近自由调节，以便模拟各种生理和病理的血流动力学行为。实验段^[5]主要由胸主动脉，支气管动脉、介入推注口、位移调节器等组成，可以模拟并检测到病灶对相邻器官或组织的影响，也可以检测施行模拟血管性介入治疗后血流动力学行为的改变，从而为血管介入治疗方案设计、临床实施提供直接的血流动力学依据。 2.2 模拟实验原理肺癌介人治疗中要解决的最关键问题是：定量描述支气管动脉人口附近的自然灌注区范围，为此，在主动脉内支气管人口处附近空间区域选取296个实验点，将导管口分别固定在这些实验点上进行药物推注。应用我们提出的药液灌注率pH值测定法，可以定量测试自然灌注区。在推注过程中，需要维持主动脉压力、波形、流量等生理参数不因推注而改变；在不同的主动脉压力，心输出量等生理参数条件下做实验，找到这些生理参数对自然灌注区的影响规律。 3 实验结果实验证实在主动脉上的小分支动脉人口附过确实存在一个自然灌注区。如果将导管端口置于此区域范围内进行注射的话，在其它生理参数保持不变的情况下，超过50％总药量的药液会随血液自然地流人支气管动脉分支而无返流。我们将这个区域定义为自然灌注区。自然灌注区的形状和大小不是固定不变的，它受到各种生理参数变化的影响，如：支气管动脉流量、主动脉舒缩压、心输出量的改变，以及选择不同型号的导管，改变推注药液的速度均会对自然灌注区产生影响。下面介绍2个实验结论：(1)根据文献^[6]关于在支气管动脉人口处存在一个自然灌注区的发现，进一步精确测定了自然灌注区的形状，(2)得到了在保持其它生理参数不变的情况下，进入支气管动脉的药晕(灌注率)随支气管动脉流量变化而变化的规律。支气管动脉入口处的中心，x轴代表支气管动脉走向，z轴则逆着主动脉流向，亮度代表进药量的多少，自然灌注区是一个偏下的不规则形状，随着支气管动脉流量的增加，进药量呈明显增加趋势。 4 结束语这些研究结果对阐明肺癌介入治疗的血流动力学机理给出了依据，并为临床应用提出了可避免发生高位截瘫并发症的肺癌介入治疗基本原理。
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