模拟冠脉桥血管血流状态的实验模型及其应用的制作方法

本发明属于医药生物领域，特别涉及一种模拟冠脉桥血管血流状态的实验模型及其应用。
背景技术：
：冠心病是导致人类死亡的首要病因。冠脉搭桥手术(coronaryarterybypassgraftingcabg)是治疗冠心病的外科方法，远期效果最佳。桥血管的血流量决定冠心病患者心肌供血和供氧的改善情况。目前桥血管常选用左侧乳内动脉或大隐静脉，获取时创伤大，手术效果受桥血管的质量影响大，二次手术的患者可能面临无血管可用的困境，且大隐静脉桥血管的10年堵塞率仍较高，需进一步改善其预后。小口径人造血管通畅率低，无法应用于cabg。加快小口径人工血管开发的难点之一就是没有合适的模拟cabg冠脉桥血管血流情况的实验模型。我国各地域医疗水平差别大，建立能够模拟cabg操作的，简单的，经济的，观察方便的实验模型，有利于促进cabg的普及。目前的动物模型与cabg后桥血管的血流情况差异明显，利用此类模型得出的实验结果，可能在人类无法重复，造成资源和时间的巨大浪费。因此，有必要建立能够充分模拟cabg冠脉桥血管血流情况的实验模型，从而促进冠心病的基础研究，加快cabg用人造血管的研制，提高cabg的诊疗效果，救治患者的生命。技术实现要素：基于此，本发明的目的在于提供一种模拟冠脉桥血管血流情况的实验模型及其应用。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种腹主动脉置换的兔实验模型的应用，其特征在于，模拟人冠脉桥血管的血流状态，以获取模拟的人冠脉桥血管的血流相关参数。本发明还提供一种模拟人冠脉桥血管的血流情况的方法，具体技术方案如下：一种获取模拟的人冠脉桥血管的血流相关参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取腹主动脉置换的兔实验模型；(2)测定所述兔实验模型中实验血管的血流相关参数；(3)分析血流相关参数的大小和随时间的变化趋势与实验血管通畅率的关系；(4)得模拟的人冠脉桥血管的血流相关参数及桥血管通畅率。基于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：本发明通过发明人大量创造性劳动，发现腹主动脉置换的兔实验模型与人的冠脉桥血管血流相关参数相近，并探索了实验血管的血流速度、血流量和波动指数的大小和变化趋势与血管通畅率的关系，通过腹主动脉置换的兔实验模型模拟人冠脉桥血管的血流状况，可促进cabg的基础研究，有利于提高cabg的诊疗效果，促进桥血管、尤其是小口径人造血管的研制，救治冠心病患者的生命。附图说明图1-4为内皮细胞在sf-eptfe组血管上面的生长和粘附情况的电镜图；图5-6为由普通eptfe血管组取出的人工血管的电镜观察结果。具体实施方式为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述，以下给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。应理解，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如sambrook等人，分子克隆：实验室手册(newyork：coldspringharborlaboratorypress，1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所用到的各种常用试剂，均为市售产品。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一种腹主动脉置换的兔实验模型的应用，模拟人冠脉桥血管的血流状态，以获取模拟的人冠脉桥血管的血流相关参数。一种获取模拟的人冠脉桥血管的血流相关参数的方法，包括以下步骤：(1)获取腹主动脉置换的兔实验模型；(2)测定所述兔实验模型中实验血管的血流相关参数；(3)分析血流相关参数的大小和随时间的变化趋势与实验血管通畅率的关系；(4)得模拟的人冠脉桥血管的血流相关参数及桥血管通畅率。其中，所述腹主动脉置换的兔实验模型为：腹主动脉部分被实验血管置换的兔，所述实验血管与所述兔的腹主动脉端端吻合。具体地，本发明所述的应用为：通过测定所述兔实验模型中实验血管的血流状况相关的参数，用于模拟人冠脉桥血管的血流状况相关的参数。可选地，所述血流状况相关的参数包括：血流速度、平均血流量、波动指数、白细胞数值、红细胞数值、血小板数值、pt(凝血酶原时间)、aptt(活化部分凝血活酶时间)、tt(凝血酶时间)。进一步地，本发明还通过探索兔实验模型中实验血管的血流速度、平均血流量和波动指数的大小与血管通畅率的关系，以模拟人冠脉桥血管的血流速度、平均血流量和波动指数的大小与血管通畅率的关系。在本发明的一些实施例中，上述的腹主动脉置换的兔实验模型中，置换兔的腹主动脉的实验血管包括但不限于兔的自体颈内静脉、eptfe血管或磺酸化丝素蛋白膜改性eptfe血管(sf-eptfe血管)。在其他一些实施例中，还可以选用其他的人造血管置换图的腹主动脉，以适应模拟冠脉桥血管的需求。本发明所述的腹主动脉置换的兔实验模型在冠脉桥血管筛选中的应用。本发明中，腹主动脉置换的兔实验模型可以通过测定所述兔实验模型中实验血管的血流状况相关的参数，用于模拟人冠脉桥血管的血流状况相关的参数。其中所述腹主动脉置换的兔实验模型可以是腹主动脉部分被任一种实验血管置换的兔，所述实验血管可以是需要筛选的可以用于冠脉桥血管的实验血管。通过不同实验血管置换的兔实验模型，模拟不同实验血管作为冠脉桥血管用于cabg时的血流状况相关的参数，以获得更适合的冠脉桥血管。本发明的一种获取模拟的人冠脉桥血管的血流相关参数的方法，包括以下步骤：(1)获取腹主动脉置换的兔实验模型；(2)测定所述兔实验模型中实验血管的血流相关参数；(3)分析血流相关参数的大小和随时间的变化趋势与实验血管通畅率的关系；(4)得模拟的人冠脉桥血管的血流相关参数及桥血管通畅率。可选地，所述腹主动脉置换的兔实验模型包括但不限于eptfe血管置换腹主动脉的兔实验模型或sf-eptfe血管置换腹主动脉的兔实验模型。具体地，所述血流状况相关的参数包括：血流速度、平均血流量、波动指数、白细胞数值、红细胞数值、血小板数值、凝血酶原时间、活化部分凝血活酶时间、凝血酶时间、纤维蛋白原含量。本发明涉及的动物实验由南方医科大学实验动物伦理委员会批准。实施例1兔腹主动脉置换手术建立模拟冠脉桥血管血流情况实验模型麻醉：采用1％戊巴比妥静脉全麻+利多卡因伤口局部浸润麻醉的方法。颈内静脉组：采用成年新西兰大白兔，40只，将兔麻醉后分离出右侧的颈总动脉与颈内静脉，颈外静脉。颈总动脉插管测试兔血压，颈内静脉分离长度5cm，然后阻断两端，剪去颈内静脉3cm，生理盐水冲洗血管内的血液备用，将颈内静脉的两断端吻合至颈外静脉上。兔腹主动脉置换手术选择切口腹部中下1/3，长度约5cm，暴露并分离腹主动脉，结扎置换段腹主动脉分支，记录分支数，肝素化后阻断腹主动脉，之后断腹主动脉2cm，采用端端吻合的方法，将颈内静脉与腹主动脉吻合。eptfe组与sf-eptfe组：方法同颈内静脉置换腹主动脉的方法。eptfe组与sf-eptfe组实验用兔各40只。其中，上述sf-eptfe组中，sf-eptfe的改性方法为：先用氩低温等离子体处理eptfe血管，参数为：放电电压压强70pa，放电功率60w，放电时间20min。之后用1.5mg/ml丝素蛋白液涂敷内壁，再用二氧化硫等离子体处理丝素蛋白膜复合聚四氟乙烯血管，参数为：流量:20sccm，压力:20pa，放电功率:60w，处理时间:20min。术后给予青霉素预防感染，6小时后给予阿司匹林抗聚治疗，剂量为3mg/kg，同时给予雷尼替丁防止胃溃疡。术后第一天开始给予常规兔粮单独笼内饲养。cabg手术患者：选取冠心病行cabg患者20名，手术方法采用常规体外循环下cabg，左侧乳内动脉端侧吻合至前降支血管，其余冠脉的桥血管采用大隐静脉。(1)术前对比：术前2天测量对照组，以sf-eptfe组为例，将兔腹主动脉置换模型的血压、白细胞数值、红细胞数值、血小板数值、pt、aptt、tt、fib，与cabg患者的相应参数对比，观察术前在血液成分，凝血功能方面，与cabg患者是否有差别。结果如表1所示。表1兔腹主动脉置换模型参数与人cabg术前参数对比参数人cabg兔腹主动脉置换模型参数收缩压90-140mmhg100±8mmhg舒张压60-90mmhg80±11mmhg白细胞4×109-10×109/l7.5-13.5×109/l红细胞4×1012-5.5×1012/l4-7.2×1012/l血小板100×109-300×109/l280±20×109/l血管直径1-2mm2.30±0.42mm血流量大于35ml/min(大隐静脉桥)32-51ml/min(兔腹主动脉)aptt28-45s55±5stt14-21s10±0.5spt11-15s14±1s在上表中可以发现，兔的收缩压和舒张压与人类的血压相差不大，能够在血压方面较好的模拟人类血压的情况，这在小动物模型中具有较好的优势，大动物模型，如狒狒等灵长类动物与人更加接近，但是经济成本更高，能够使用小动物进行动物实验时，伦理学要求尽量使用小动物。狒狒可以在血压或凝血方面接近人类，但在血流量和血管直径方面，与人又有较明显的区别。在血细胞方面，白细胞、红细胞和血小板均与人类有重合的地方，能够模拟人类血细胞的情况。在凝血方面，兔的aptt、tt、pt与人类相差不大，能够较好的模拟人类凝血的改变。可见，兔的腹主动脉直径2.30±0.42mm，直径与人冠脉的直径相当。兔腹主动脉的血流量约72±15ml/min，与cabg后大隐静脉桥的血流量相当。所以利用兔的腹主动脉来构建cabg桥血管的实验模型，从血液成分，凝血功能，血管直径和血流量等方面考虑，均有理论上的可行性。(2)手术完成时对比：以sf-eptfe组为例，将手术完毕时，兔腹主动脉置换模型两侧吻合口处和实验血管中间的血流速度、平均血流量、波动指数，并与cabg患者桥血管吻合口处的血流速度、平均血流量、波动指数对比，观察各组指标间是否有差异。结果如表2所示。表2兔腹主动脉置换模型与人cabg术后参数对比血流速度平均血流量波动指数cabg(大隐静脉桥)40±10cm/s90±21ml/min1.5±0.3兔腹主动脉置换模型42±5cm/s72±15ml/min2.1±0.4统计学差异p>0.05p>0.05p<0.05经测量发现，兔腹主动脉的血流速度，与大隐静脉桥血管的血流速度向近，对比两组的无明显差异。在血流速度方面，以兔腹主动脉置换手术可以良好的模拟冠脉搭桥后桥血管的血流速度改变。在血流量方面，兔腹主动脉的血流量和大隐静脉桥的血流量相差不大，统计学对比未见统计学差异。在波动指数上，兔腹主动脉的波动指数高于人冠脉搭桥大隐静脉桥的吻合口的，与兔腹主动脉的弹性与人冠脉相比有差异有关，另外，冠脉搭桥时桥血管侧面侧口较长，约8mm，本模型构建时切口采用端端吻合加侧面延长切口，这可能是导致波动指数有差异的原因。但两者相比差异数量小，是目前最为与冠脉搭桥手术接近的小动物模型。上述参数的具体测定方法如下：cabg患者组：用心脏血管超声机测量各cabg桥血管吻合口处的血流速度，包括左侧乳内动脉桥血管吻合口和大隐静脉桥血管吻合口，然后用多普勒流量仪检测桥血管吻合口处的平均血流量和波动指数。颈内静脉组、eptfe组、sf-eptfe组和对照组兔：测量下腹部中下1/3处腹主动脉的血流速度，平均血流量和波动指数。其中，平均血流量的测量5个心动周期求出血流量的平均值(qmean)。波动指数是心动周期内最大血流量(qmax)和最小血流量(qmin)的差异。公式为：(qmax-qmin)/qmean血流速度的测量使用飞利浦ie33血管超声机，平均血流量和波动指数的测试均用tf1100多普勒流量检测仪测定。实施例2血流状况参数随时间变化趋势与血管栓塞率对sf-eptfe组兔的血管置换手术中，血流速度以180cm/s为临界值，平均血流量以35为分界值，分别对比血流速度和平均血流量与栓塞率的关系。结果如表3所示。表3血流速度和平均血流量与栓塞率的关系根据表3结果可以发现，人工血管的栓塞和血流速度与平均血流量有相关，血流速度增加，尤其是明显增加，常常伴随人工血管的管腔狭窄，置换的兔人工血管会容易堵塞，尤其是血流速度超过180cm/s，对比血流速度超过180cm/s组兔和低于该数值的实验兔，发现栓塞几率两者有明显差异，有统计学意义。在平均血流量方面，两者的栓塞几率也有明显差异，对比发现，平均血流量超过35ml/min和低于35ml/min组的实验用兔的栓塞率有明显差异。这与临床上发现的大隐静脉桥血管的血流量和血管通畅率的关系像类似，目前临床上要求大隐静脉桥的血流量要超过45ml/min，否则桥血管容易发生堵塞。本实验的结论可能为cabg手术研究带来正面影响，如cabg手术后血管的血流量偏低，或血流速度过高，可能预示在桥血管容易在术后出现堵塞，需要进一步的处理。实施例3内皮细胞在不同血管上生长速度和连接方式通过对兔腹主动脉内颈内静脉组、eptfe组、sf-eptfe组血管的观察，了解内皮细胞在不同血管上的生长速度和连接方式。观察对象：选取部分人工血管通畅的试验用兔，于术后6个月取出eptfe组、sf-eptfe组的置换血管，图1-4是sf-eptfe组血管，而图5-6是eptfe组的血管。进行扫描电镜观察。电镜观察：利用扫描电镜观察血管内壁内皮细胞的生长情况，内皮细胞生长和连接的方式，包括纵向的和横向的连接。在透射电镜下观察eptfe组、sf-eptfe组血管和内皮细胞之间的粘附和连接方式，连接的微观结构。结果如图1-6所示。可见，图1至图4是内皮细胞在sf-eptfe组血管上面的生长和粘附情况，可以看到内皮细胞在sf-eptfe组血管上纵向连接生长，同时横向连接。图5至图6发现：普通eptfe血管组的人工血管上可见血小板聚集，伪足生长，红细胞形成的血栓，表明普通的ptfe血管在小血管中更容易栓塞。根据本实验的结果可知，兔腹主动脉置换的兔实验模型可以应用于cabg用器械或药物的研究，改进cabg手术技巧以取得更好的外科治疗效果，促进冠心病的基础研究。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对以上实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12