0 引 言
出血是外科手术中最常见的临床表现之一,选用合适的止血材料,实现快速安全止血对于手术成功来说至关重要。理想的止血材料应该具有良好的生物相容性、可吸收性和可降解性以及不会形成血栓等特点[1]。止血材料可用作外科手术的辅助手段以控制出血,对于器官实质损伤相关的静脉、动脉或毛细血管出血,止血材料可与其他手术措施或填充物结合使用。目前,外科手术中常用的止血材料包括胶原蛋白类、多糖类和可吸收纤维素类等[2]。
胶原蛋白广泛存在于动物的结缔组织,具有良好的生物相容性。胶原蛋白的止血机制是引发血小板聚集并激活内源性凝血。当其与血液接触时可迅速形成凝血块,几分钟之内即可达到止血效果[3]。胶原蛋白制成微纤维胶原后,能形成适用于各种创面的可吸收性局部止血材料,具有更多的止血应用场景[4]。微藻和硅藻中纯化的含N-乙酰氨基葡糖的糖胺聚糖和马铃薯淀粉产生的多微孔多聚糖等多糖止血材料近年来发展迅速。多微孔多聚糖是将植物淀粉进行纯化交联而得,为亲水性分子筛,能迅速吸收血液中的水分,并将血小板、红细胞、白细胞和血浆蛋白(含凝血因子和纤维蛋白)等血液固体成分聚集在颗粒表面上,形成黏性凝胶基质。这种复合机制可以明显加速正常的凝血反应,形成稳定的血凝块,因而可以快速止血[5]。可吸收纤维素类止血材料来源于植物纤维,能促进血管收缩和提供支架促进血小板黏附与聚集,不依赖于人体内正常的凝血机制,而是通过物理作用迅速促使血液凝固[6]。可吸收纤维素类止血材料能降低损伤组织周围pH值,使红细胞裂解,生成酸性的高铁血红素。这种酸性环境有一定的抗菌能力,但是会加重损伤组织的炎症反应,延缓伤口愈合引起神经损伤,相应降低止血效果[7]。
目前,市面上常用的外科止血粉材料包括阿里斯泰、可吸收止血微球(商品名欣速聆)、复合微孔多聚糖止血粉(商品名瞬时)、和尔迅微孔多聚糖止血材料、止血粉(商品名赫血停)、Surgicel Powder和微纤维止血胶原(粉剂,商品名艾微停)等。其中阿里斯泰、欣速聆、瞬时、和尔迅和赫血停是从植物淀粉中提取的一种多糖类止血材料,Surgicel Powder是从植物纤维中提取的一种可吸收纤维素类止血材料,艾微停是100%纯天然胶原蛋白成分。本文主要研究分析止血粉材料的微观结构及其止血性能,并探讨二者之间的内在联系。
新西兰大耳白家兔,普通级,体质量(2.5±0.5)kg,雄雌不限,数量50只;乌来糖(国药集团化学试剂有限公司,规格500 g,生产批号20150908),本实验使用的止血粉材料主要成分及规格如表1所示,代表性材料形状见图1;扫描电子显微镜(型号Sigma500,Zeiss公司);激光粒度分析仪(型号Mastersizer 3000,英国马尔文仪器公司),电子天平秤(昆山优科维特电子科技有限公司),紫外可见分光光度计(型号UV-6100,上海精密仪器仪表有限公司),超纯水仪[型号Milli-Q默克化工技术(上海)有限公司],台式恒温震荡器(型号7H2-312,上海精宏实验设备有限公司)。
艾微停的表面结构类似于雪花状,不同于其他几种止血粉末状颗粒,所以并未进行粒径分析和扫描电镜测试。
用真空管抽取适量的抗凝血液待用。各组样品的制备方法如下:将0.1 ml抗凝血液加入到盛有75 ml超纯水的圆底烧瓶中,相溶后的溶液作为空白对照组;分别称取0.1 g 艾微停、阿里斯泰、欣速聆、瞬时、和尔迅、赫血停和Surgicel
Powder止血粉平铺在圆底烧瓶中,将圆底烧瓶放入恒温振荡器中,于37 ℃恒温加热5 min,然后用滴定管滴2滴(约0.1 ml)血液于其中,继续进行恒温加热。5 min后加入75 ml超纯水,于37 ℃恒温下振荡(60 r/min)5 min以提取溶液中未凝血的血红蛋白,各组溶液作为止血粉组。然后将各组溶液取出静止5 min,待溶液稳定后,用紫外可见光分度计检测在特征波长415 nm[9]和540 nm[10]处的吸光度(A)值,实验平行测定6次。以凝血指数来评估实验结果,凝血指数越小,凝血性能越好。
凝血指数(%)=A实验样品/A空白对照×100%
通过家兔肝脏止血实验对止血粉材料的性能和可靠性进行研究。家兔按照1 g/kg的标准,用25%乌来糖对兔耳缘静脉注射麻醉,仰卧位固定于手术台,备皮后打开家兔腹腔,充分暴露肝脏。在距离肝叶边缘1 cm左右的位置,以手术刀片行横向切口,切口长度0.5 cm、深度0.5 cm制造渗血、出血创面。空白对照组用普通棉球进行压迫止血,实验组分别洒上阿里斯泰、欣速聆、瞬时、和尔迅、赫血停、Surgicel Powder 和艾微停止血粉(10 mg)并用棉球进行压迫止血,观察出血情况,记录出血量和止血时间。称取此时的棉球实验前先用电子天平称取质量为m1的棉球,在创面洒下止血粉末后,用棉球进行压迫止血。止血完成后,质量记为m2,则出血量为m2−m1。将止血粉材料应用于伤口位置开始到出血完全停止的时间段定义为止血时间。观察时间最长为3 min,如3 min内已完全止血,则记录止血时间;如果大于3 min仍未完全止血,则止血无效,应采取其他外科止血方式控制出血。所有实验人员均经过系统培训,止血时间评估采用双人、双盲法计时。
采用SPSS 18.0统计学软件处理数据,结果以均数±标准差()表示,组间比较采用单因素ANOVA分析,以P<0.05为差异有统计学意义。
从表2可以看出,Surgicel
Powder的平均粒径最小,和尔迅和赫血停的平均粒径相近,瞬时和欣速聆的平均粒径相近且较大。
从图2可以看出,阿里斯泰、赫血停、和尔迅和瞬时止血粉的颗粒形貌呈球状。阿里斯泰的颗粒表面有很多裂隙,赫血停颗粒表面有一些微小凸起,和尔迅颗粒表面相对光滑,瞬时止血粉颗粒呈球状,表面较为粗糙,欣速聆和Surgicel Powder都是不规则体积状。其中欣速聆颗粒表面相较于Surgicel Powder来说更加粗糙。
在检测过程中,发现各组溶液在检测波长为540 nm左右时均未出现峰值,而在波长为415 nm时出现峰值,故以检测波长为415
nm时各组溶液的A值来计算凝血指数。如表3所示,与空白对照组比较,7种止血粉材料的A值均明显降低(均P<0.001),即均具有良好的凝血效果。其中艾微停组的A值最低,为0.039 30±0.006 03,和阿里斯泰组相比差异无统计学意义(P>0.05),但与其他止血材料组比较,艾微停组的A值显著明显降低(均P<0.05)。艾微停组的凝血指数最低,为3.42。
如表4 所示,空白对照组肝脏出血量为(246±64)mg,出血时间为(144±37)s。7种止血粉材料均表现出良好的止血效果,均能明显减少出血量和出血时间(均P<0.001)。与其他止血材料比较,阿里斯泰和艾微停的出血量和出血时间均明显降低(均P<0.05),止血效果较佳。按照出血量,这7种材料的止血效果依次为艾微停>阿里斯泰>赫血停>和尔迅>欣速聆>Surgicel>瞬时。
将止血粉喷洒于局部创面时,止血粉中的微小颗粒充当分子筛,使血液中的血小板、红细胞和纤维蛋白有形成分聚集在颗粒表面,形成一种凝胶状混合物以达到即刻止血的目的[3]。通过粒径测试分析,可以看出不同粒径的止血粉均有较好的止血效果。对于多糖类止血材料,和尔迅和赫血停、瞬时和欣速聆的平均粒径相近,作用效果不完全相同。通过对比瞬时、欣速聆和阿里斯泰的实验结果,可以明显看出止血粉粒径越小,止血效果越好。但是比较和尔迅、赫血停和阿里斯泰的实验结果发现,阿里斯泰的止血效果更好,平均粒径并不是最小。通过上述对比可以发现,通常止血粉颗粒粒径越小,止血效果越好。但是颗粒粒径减小到一定程度,是否能够继续提高止血粉的作用效果,还有待实验的进一步证明。
研究表明,理想的止血粉材料应具有良好的吸水性[11]。通过扫描电镜测试可以看出,多糖类止血粉(阿里斯泰、欣速聆、瞬时、和尔迅、赫血停)的微观结构多呈不规则球状,能够增大与液滴分子的接触面积,提高吸水性。从图2可以看出,阿里斯泰止血粉颗粒表面存在很多的凹槽,有效地增大了表面积,增强了对血液因子的吸附能力。研究表明,阿里斯泰的吸水率高达812.3%,可以看出具有这种微观结构的止血粉材料,止血效果更好[12]。
目前外科手术中使用的止血材料较多,临床研究表明,在出血创面应用多糖类止血粉具有效果确切、止血迅速和应用方便等优点[13]。多糖类止血粉能够显著降低膝关节置换手术患者总出血量和术后输血量[14-15]。本研究采用的多糖类止血材料有阿里斯泰、和尔迅、赫血停、瞬时和欣速聆多糖类止血材料,其中阿里斯泰的止血性能最优。
另外,在肾移植手术中,阿里斯泰用于肾移植创面及血管吻合口,均能有效止血并降低血肿、血清肿和淋巴囊肿生成的几率[16]。此外,在电生理领域,阿里斯泰可显著降低心脏电子设备植入术后血肿和感染的发生率[17]。本研究表明,艾微停的止血效果较好。艾微停是一种微纤维胶原止血剂,具有良好的生物相容性,止血速度较快,并且不会引起异物反应。动物研究发现,微纤维胶原比氧化纤维素止血更迅速,即使在大剂量肝素或阿司匹林导致的血小板功能缺陷存在的情况下,微纤维胶原应用于心血管手术的止血也非常有效[18]。临床研究表明,在高输血风险心脏外科手术患者中,与氧化纤维素相比,微纤维胶原止血剂可以明显减少高输血风险心脏外科手术患者术后的胸管引流量和失血量[19]。Cziperle[20]为18名男性脊髓损伤患者的压力性损伤进行了20次旋转皮瓣或一期闭合术,使用艾微停与标准术中程序进行比较。结果表明,艾微停的止血效果较好。预期在未来的外科手术中,这2种材料能够起到良好的止血作用。
综上所述,阿里斯泰止血粉颗粒表面有很多凹槽,止血性能较好,艾微停的吸光度和凝血指数较低,止血性能也较好。