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脑外科止血材料:骨蜡、明胶、胶原、氧化纤维

发布时间:2015-12-01 11:00:18

脑外科止血材料:骨蜡、明胶、胶原、氧化纤维

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  顾建文教授,解放军306医院

  手术中每一步止血都需要不同的工具。双极电凝能控制皮下出血。对于肌层切口,通常使用单极电凝。双极电凝用于肌层止血,并且通过侧压器的机械压力维持止血效果。任何骨科手术(椎板切除术、螺钉放置手术等)过程都存在极大的出血风险,出血通常发生于松质骨。可以使用骨蜡控制出血。脊柱硬膜外手术中可能出现长时间出血,并且该手术的出血风险最大。这是由于手术视野较深,而且通常不易找到被切开的大血管。医源性的硬膜外静脉丛损伤会使发生低血压的风险增加。静脉的持续出血难以控制,并且耗时持久。在控制静脉出血的步骤中,使用氧化的再生纤维素和纤维胶原能够有效止血。

  历史背景:出血时,人体的生理止血是通过血管收缩,血小板,凝血因子以及控制血流流速。有时在手术过程中,不可能等待生理止血,所以需要使用其它方法来获得稳定的血凝块。

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  一般可将这些方法分为三类:热力方法,机械方法或者化学方法。使用热力止血可以追溯到古埃及时期。 1920年Cushing 和Bovie确立了电凝法在神经外科学中的重要性。机械止血主要采用结扎,但作为特例的脊柱显微外科手术最显著的特点之一是不使用结扎止血。

  局部止血药骨蜡\明胶微纤维胶原\氧化纤维素/再生氧化纤维素

  开始使用时间\成分

  1886

  蜂蜡,凡士林

  1945

  纯化的动物明胶

  1970

  纯化的牛皮胶原

  1942/1946

  木质纸浆(氧化再生纤维素)

  作用

  机械压迫

  提供生理基质,膨胀

  直接刺激血小板释放,为其提供粘附平面,不膨胀

  机械压迫,膨胀,形成明胶,与蛋白和血小板作用,低pH值使球蛋白和白蛋白变性

  吸收

  不吸收

  在软组织中4-6周吸收

  动物研究中少于84天被吸收

  取决于使用的剂量,血液和组织的变性程度

  并发症

  过敏,肉芽肿,脊髓压迫,感染,影响骨愈合

  脊髓压迫,影响骨愈合

  影响骨愈合,过敏反应,感染

  脊髓压迫,影响骨愈合,包封体液,异物反应

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  化学止血法也有着悠久的使用历史。希波格拉底就曾使用腐蚀剂止血,但是现代化学止血法的历史始于18世纪末,即Carnot引入明胶的使用。几年后,一位外科医师Horsley开创性的发现在犬齿动物颅骨(skullsthat)模型中,蜂蜡能有效止血。1886年他研制出蜂蜡、水杨酸和杏仁油的混合物,即为“抗败血病蜡”。他主张使用肌肉stamps和深度麻醉,以控制颅部和脊柱手术过程中的出血过程。

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  在对凝血机理的深入研究后,于1942年研制出氧化纤维素,并于1945年研制出明胶海棉。迄今为止,在神经外科中最常用的止血剂是氧化再生纤维素(Surgicel),明胶海绵(Gelfoam, Spongostan)和胶原纤维(Avitene)。在手术结束时应该去除残留的局部止血剂,但是以上这些材料都是可吸收的,所以可以留在体内以预防术后出血。骨蜡是蜂蜡(70%) 和凡士林 (30%)的混合物,是不可吸收性材料,在手中加热时会变软并有可塑性。

  明胶海绵(GF)于1945年作为止血剂引入手术中,1952年被经销商推向市场。微原纤维胶原(MFC)于1970年由Hait研制,是从精制牛皮中分离得到。其经典形式(粉末状)不溶于水,部分胶原酸式盐会转变为微晶体。其性状干燥、松散、为白色,有自粘附性。其片状物为由粉末状MFC压制而成的非编织网状物。

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  氧化纤维素(OC)于1942年引入到手术中,而1960年研制的氧化再生纤维素(ORC)是由木质纸浆加工而成,含有大约50%纤维素。为了得到纯化的纤维素,需要先将其分解后再合成为再生纤维素。

  化学性质

  骨蜡是由蜂蜡和凡士林组成的常用局部止血药。其止血效果基于物理特性,而非生物特性:它能通过阻止血流由损伤血管流进骨头,从而促使血块形成(表1)。

  明胶海绵(可吸收性明胶海绵)由动物皮肤中的明胶制成,烘焙成海绵状。虽然其来源于动物,但普遍认为它是非抗原性的。在凝血连锁反应的最后,血浆仍然能够通过明胶海绵渗漏。它与组织表面能牢固结合。明胶海绵浆(Gelatin foam paste)源自患者身上的明胶海绵。浸在凝血酶中后,它会直接作用于凝血连锁反应。能直接压迫低血压的大血管。

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  MFC能牢固粘附于血管壁表面,从而达到迅速并且完全止血的目的。血液几乎不会通过MFC渗漏,其表面保持干燥并显现为白色。正如Gelfoam(可吸收性明胶海绵的商品名)一样,不会膨胀。MFC的止血特性取决于其对血小板凝集反应的催化作用。体外研究表明,当血小板在释放反应中的普通形态学发生改变时,会粘附在MFC上。体内研究同样表明MFC能牢固粘附于受损表面上,血小板则牢牢的陷入MFC中。另外,已证实在肝素化作用后MFC仍然有效,当在血小板减少时其止血作用较弱。MFC对受损表面的强粘附性可控制出血:它能通过物理作用阻塞受损血管,甚至在出血停止后仍然能与伤口部位紧密结合。MFC可能为一个血小板提供了一个能够粘附并进行释放反应的表面,并且直接作用于血小板后加速凝血。胶原纤维网的优点是能够快速止血,组织反应性低并且能被快速重吸收。

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  另一个显著优点是多余的胶原能从出血部位周围仔细剔除,而不会引发再次出血。主要使用缺点是难以将其准确放置在出血部位 。

  ORC是纤维素经过化学改造后的产物。纤维素先被溶解,然后被制成连续丝。ORC最主要的用途是控制大面积的渗血,也可按压在骨成形瓣下作为骨蜡的补充剂,或者用于阻止硬脑(脊)膜的渗血。它还可以直接用于大脑表层,以控制小血管的出血。

  纤维状的氧化再生纤维(ORMC)与现在使用的其它外科用纤维素类产品并无显著差别。然而,在处理肿瘤切除术后的静脉出血和皮层表面渗血时,与标准形式的纤维素相比,ORMC似乎更有优势。其优势与其物理特性有关,其结构为再生纤维素的松散编织物。因此放置在特定部位后,该产品能迅速被组织的表面接受,成为有利于血块形成的三维结构。同时氧化再生纤维素能通过降低pH值并作为腐蚀剂发挥止血作用,从而产生人造血块。因为其作用后会产生酸性高铁血红素,所以血块呈褐色。ORC的作用机制复杂,包括在填塞,吸收,膨胀和凝胶形成过程中发挥的物理作用和机械作用,然后其表面与蛋白质,血小板作用,激活内源性和外源性凝血通路。

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  氧化纤维素最主要的优点是在体内和体外对很多病原微生物都有明确的效用。该抗菌作用迅速,是由于其导致的低pH值环境产生的。最近的理论是这种化学止血剂能通过其产生的酸性环境有效减少初始接种物的数量,从而使宿主能够通过自然抵抗力抵御微生物的侵袭。Spangler等人证实了该理论,他们研究了ORC对抗生素耐受的微生物的抗菌效果。发现ORC能有效对抗ATCC和临床分离的甲氧苯青霉素耐药金黄色葡萄球菌(MRSA),甲氧苯青霉素耐药表皮葡萄球菌(MRSE),万古霉素耐药肠道球菌(VRE),青霉素耐药肺炎链球菌(PRSP),和无耐药性的ATCC金黄色葡萄球菌菌株和绿脓假单胞菌。对所有三种ORC产品的抗菌作用进行了检测,结果表明抗生素耐药微生物对ORC的抗菌作用仍然敏感。因为受低pH值影响的细菌谱相对较广,并且ORC与抗生素的作用机制不同,所以耐药菌株不会对ORC引起的低pH值效应耐受。体外实验结果也支持ORC的抗菌活性

  对抗生素耐药菌同样有效的假设。此外,与微纤维胶原相比,氧化纤维素有抗感染的优势。最近的研究已表明就抗感染效果而言,氧化纤维素优于明胶海绵。

  血小板的激活和聚集反应在止血过程中发挥着重要作用。局部止血剂可能会影响血小板的功能。已经研究了5种典型的止血剂(胶原纤维网、骨蜡、生物可降解多正酯(bioerodible polyorthoester)、氧化纤维素和明胶海棉)对血小板级联反应的影响。胶原纤维网在少量ADP和肾上腺素的存在下能诱导血小板聚集。骨蜡要得到同样的效果则需要更高浓度的激动剂。实际上,GF, OC和多正酯(polyorthoester)都不能促血小板聚集。

  Masova等人研究了OC对血小板的激活作用。通过5-羟色胺释放反应研究血小板的激活程度。富含血小板的血浆与不同浓度的氧化纤维素(0.5?2.0%)孵育20分钟后,开始释放5-羟色胺。洗涤过的血小板重悬在血浆中后,与氧化纤维素直接作用1小时内不能被激活。血小板洗涤后重悬在两位患有凝血因子XII缺乏病人的血浆中,经过较长的延迟期后才能被氧化纤维素激活。他们的研究结果证实凝血因子XII对受氧化纤维素激活的血小板有重要作用。




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