在体外进行血管重建的训练和测试系统

Summary

在这里，我们介绍了一个训练和测试系统，其中受训者可以使用磁锚定技术单独完成体外手动血管重建。该系统还可用于测试重建质量。

Abstract

手动血管重建培训对于初学者外科医生来说是必不可少的。然而，血管外重建的最佳训练系统尚未开发。在这项研究中，我们介绍了一种使用磁锚定技术进行体外训练和测试的系统，使受训者可以单独进行手动血管重建。此外，该系统还可用于测试重建的质量。所述系统包括血管重建训练机、磁性拖拉机和磁缝合拉拔器。在这份手稿中，我们详细介绍了使用猪右和左脉脉的端到端静脉脉动。为了识别磁缝合拉线对缝合线造成的潜在损害，我们创建了三组，每个组有六个部分的 4-0 聚丙烯缝合线:一个对照组，对聚丙烯缝合线没有干预，聚丙烯缝合组是手动拉用无菌手套20x，和磁性拉拔组，其中磁性拉拔器拉聚丙烯缝合20x。通过光学显微镜和断裂强度测试，对这些组进行测试，并评估重建的效果。在光学显微镜测试中，对照组受损的可能性较小（p < 0.05），手动组和磁拉器组的损坏点数相似（p > 0.05）。对各组断裂强度测试的结果进行了比较，没有观察到显著差异（p > 0.05）。利用该训练系统成功进行了猪脉的端对端麻醉，重建的静脉可承受2.0 kPa灌注压力。通过本培训和测试系统，学员可以借助磁牵引车和磁缝合拉手单独在体外进行人工血管重建，并可以测试重建的质量。

Introduction

血管重建是外科医生所需的基本技能。虽然Obora¹和Holt²发明了几种机械重建方法来简化小型容器的重建（直径<10 mm），但这些方法并不普遍用于大血管血管性血管化。手动血管麻醉仍在许多手术中进行，包括血管^手术3、紧急^手术4和固体^{器官移植5。}因此，外科医生必须练习手动血管血管麻醉。然而，在体外血管重建的最佳训练系统并不常见，没有经验的外科医生必须在大型动物^身上接受大量训练，才能掌握这项技术。由于在初始训练中失败是不可避免的，许多动物可能死于血管并发症，这与动物福利有关。此外，在端到端血管重建过程中，为了避免缝合位置或缝合松的错误，外科医生至少需要一名助手来暴露后血管壁并拉出缝合线。因此，血管重建通常不能由外科医生单独进行，而且准备效率通常受到助手熟练程度的限制。

磁锚手术已成为近年来人们感兴趣的话题7、8、9、10、11。里瓦斯^等人7日进行的临床试验表明，采用磁外科仪器，遵循磁锚原理，外科医生可以进行减压腹腔镜胆囊切除术。使用这种仪器还减少了在开放式手术期间助理的作用。通过磁场，磁器件被吸附到锚点上。这种磁锚装置可以充当机械臂，抓住和缩回组织或器官，暴露手术场，并简化手术。基于这一原理，我们发明了用于缩回血管壁和缝合的磁性拖拉机，以及用于拉聚丙烯缝合的磁性缝合器。

血管重建训练机的使用是本研究的又一里程碑。它由操作地板和控制面板组成:血管固定在操作台上，学员可以在操作台上练习。麻醉后，受训者可以在控制面板上设置灌注参数，以测试麻醉质量。与以往的血管血管血管病训练^{系统6、12、13、14}相比，该系统的使用具有两大优点:一是磁性器械可用于暴露手术场，使学员可以单独练习。其次，受训者可以通过灌注测试检查麻醉效果。

在本研究中，我们引入了一个训练和测试系统，使受训者能够使用磁锚定技术单独完成体外人工血管重建，并且还可以测试重建的质量。受操作楼层进水口和出水口的设计和尺寸限制，培训系统只能在直径大于 5 mm 的容器上进行端到端重建。

Protocol

该议定书是根据《实验室动物的护理和使用指南》执行的，并经陕西省西安交通大学动物实验伦理委员会批准。

1. 培训前的准备

注:血管重建训练机如图1所示。它由一个控制面板和一个操作地板组成。

1. 单击控制面板上的"清洁"按钮，清洁和排空操作台上的剩余液体。
2. 单击控制面板上的"添加液体"按钮，从操作地板向机器中加入 0.9% 的盐水，直到控制面板上出现提示"测试液充足"。
3. 准备磁性拖拉机，它包括直径为20毫米、厚度为1毫米的圆形永磁体、丙烯酰胺苯乙烯（ABS）塑料外壳、螺旋弹簧、30厘米尼龙牵引线和带塑料的不锈钢夹子袖子或血管夹。
   1. 使用丙烯酸酯粘合剂将圆形磁铁和塑料外壳粘合在一起。牵引力会随着牵引线的加长而增加。使用通用测试机测试牵引线长度与牵引力之间的关联（图2）。
   2. 分别将夹具和塑料外壳固定在通用测试机的上座和下座上。逐渐提升上座架，以拉伸两个支架之间的牵引线。在牵引线拉伸时测试其强度。
      注:磁缝合拖拉机和磁血管牵引车如图3所示。
4. 准备磁性缝合拉拔器。
   1. 使用厚度为 2 mm、主轴直径为 10 厘米、小轴直径为 2 厘米、直径为 5 mm 的三个磁球以及直径为 5 mm 和 5 mm 的三个磁性圆柱体。
   2. 在聚乳酸板上打三个直径为 3 mm、深度为 0.5 mm 的孔，使磁球能够通过板下磁性圆柱的磁吸引力粘附在电路板上。
      注:磁缝合拉拔器如图4所示。
5. 缝合一针后，修复磁球下的缝合线。这起到缝合拉拔器的作用，防止以前的缝合线松动。用约0.3 N的力拔下缝合针的末端，与聚乳酸板紧密平行，然后继续缝合。
6. 使用 3-0 丝线缝合所有静脉分支，以避免麻醉后泄漏。使用组织剪刀修剪静脉的末端，并清除静脉壁上的多余组织，使静脉光滑。
   注:本研究中使用的血管包括从巴马猪身上采集的左右唇静脉（直径±10毫米），重量为50-60公斤。为了简化重建，只选取了几根伊拉克静脉，两个静脉的大小相似。血管保持在-20°C。训练前，在室温下浸泡在0.9%的盐水中。

2. 固定操作台上的静脉

1. 用2-0丝线缝合训练机的进水口和出水口上的两个静脉。
   注:本研究使用两点血管性血管性血管^病5。
2. 调整训练机出水口的长度，确保两个静脉的两端在平行方向上无张力。
3. 拉直静脉，在 6 点钟位置和 12 点钟位置放置两个 4-0 聚丙烯牵引缝合线。
4. 从静脉外侧插入牵引缝合线的针，然后从另一静脉内侧插入。
5. 湿手术手套和缝合线，以避免损坏缝合线。轻轻系上至少五节，避免撕裂静脉壁。
6. 使用磁性缝合拖拉机的两个不锈钢夹子抓住牵引缝合线，并将磁缝合拖拉机的圆形磁铁吸引到铁磁性不锈钢操作地板。调整磁吸引的位置，确保两个静脉的末端以垂直方向拉伸。
7. 使用磁血管牵引机的两个血管夹夹夹住静脉的前壁，并吸引操作台上的磁血管牵引器的圆形磁铁。调整吸引力的位置，确保静脉的前壁被缩回，静脉的后壁明显暴露。

3. 后壁的麻醉

1. 使用磁性缝合拖拉机的两个不锈钢夹子抓住牵引缝合线，并吸引铁磁性不锈钢操作地板上的磁结牵引器的圆形磁铁。将聚丙烯缝合线的尾部留在牵引缝合线的位置，并使用带针的线段进行连续缝合。
2. 确保两条静脉之间的内向内接触。
3. 将第一个缝合线从静脉外部插入内部。
4. 在随后的缝合中，从静脉内侧插入针头，然后从另一静脉外部插入。
5. 检查缝合线是否松动。
6. 缝合一次后，确保聚丙烯缝合挂在磁性缝合拉拔器上，轻轻拉取聚丙烯，直到磁球压压聚丙烯。
7. 用约0.3 N的力用缝合针拔下末端，与聚乳酸板紧密平行，继续下一针。
   注:使用这种技术，聚丙烯缝合线的尾部将足够紧。随着缝合的继续，聚丙烯缝合线将变短。根据缝合线的长度，选择三个磁球中最合适的，然后手动按压缝合线下。
8. 将最后一个缝合线从静脉内侧插入外部，以确保两个静脉之间的内嵌接触。
9. 通过两种方法避免麻醉后狭窄:缝合时保持相同、适当的边缘和针间距，并在打结时保持"生长^因子"15。
   注:"生长因子"是血管在麻醉后绑住第一个结时，在远离船壁时保留的空间，以便容器可以保持弹性，而不是硬性。
   1. 保持相同的缝合边缘和针间距。
      注:在这项研究中，使用了直径约10毫米的iliac静脉，因此缝合边缘和针间距约为1毫米。
   2. 结结时保持"增长^因子"15。后壁麻醉后，将缝合线末端和缝合线尾部在6点钟位置与静脉壁一起连接，以防止缝合狭窄。使用标准方法结结。

4. 前壁的麻醉

1. 后壁麻醉后，拆下磁血管牵引器，将尾部留作牵引缝合线，并在 6 点钟位置用针片段进行前壁的血管切除。
2. 从静脉外侧插入针头，然后从另一静脉内侧插入。
   注:在前壁的麻醉中，确保两个静脉之间的内膜接触（缝合不松，避免麻醉后出现狭窄）的方法在前壁的麻醉中遵循^{了5 ， 15}.
3. 前壁麻醉后，使用缝合剪刀切断两个牵引缝合线。

5. 测试麻醉病的影响

1. 设置测试参数。
   1. 将控制面板上的灌注压力设置为 2.0 kPa。
      注:正常静脉压力不会超过2.0 kPa。
   2. 将控制面板上的峰值压力持续时间设置为 5 s。
   3. 在控制面板上将温度设置为 25°C。
   4. 将控制面板上的压力偏差设置为 0.1 kPa。
2. 单击"测试"按钮，观察控制面板上的时间和压力以及重建的静脉是否泄漏。
   注:如果静脉在峰值压力期间没有泄漏，则麻醉成功。如果发现泄漏，应定位并缝合泄漏位置，然后再次执行测试。本视频中的测试结果如图5所示。

6. 检查磁性缝合拉拔器的安全性

注:要测试磁性缝合拉拔器是否损坏了聚丙烯缝合线，请执行断裂强度和光显微镜测试。在这次实验中，对三组共进行了六段4-0聚丙烯缝合测试:一组对聚丙烯缝合线没有干预，一组用无菌手套手动拔下聚丙烯缝合线，以及磁性拉拔器组，其中磁拉拔器拉取聚丙烯缝合线 20x。

1. 在通用测试机上测试聚丙烯缝合的断裂强度。将聚丙烯缝合线两端固定在通用测试机的上座和下支架上。逐渐提升上座。在拉伸时测试聚丙烯缝合的强度。当缝合线卡紧时，将断裂强度设置为张力。比较三组之间的断裂强度，并执行成对比较。
2. 在光学显微镜下观察聚丙烯缝合线的损伤。将损伤点数定义为在 200 倍放大时可见的纤维或粗断裂点数。比较三组之间的伤害点数，并执行成对比较。

Results

血管重建训练机如图1所示，包括两个主要部分:操作台和控制面板。操作楼层由进水口、出水口和储水盆组成。血管的两端被绑在进水口和出水口上，以测试血管炎的效果。出水口的长度是可调节的，我们在控制面板上设置参数（例如，灌注压力、峰值压力的持续时间、温度和压力偏差）。此外，在测试血管时，我们可以观察控制面板上的压力曲线。

磁缝合拖拉机和磁血管牵引车如图3所示。牵引线的长度为30厘米，牵引力随牵引线的加长而增加（图2）。磁性拖拉机牵引力的范围为 0~1.8 N，涵盖缝合和血管牵引所需的牵引力范围。

磁缝合拉拔器的照片如图4A，B所示。 三个磁球的直径为5毫米，磁缸直径为5毫米，高度为5毫米。这些可以替换为较小或更大的。缝合拉力将相应改变。

Discussion

在磁性拖拉机和磁缝合拉拔器的帮助下，受训者可以单独准确地完成静脉血管炎。磁性拖拉机拉动组织，阻止血管扩张场，并提供适当的强度，以垂直方向拉伸静脉，从而实现静脉血管性损伤的明确暴露。在传统的人工麻醉中，手术暴露至少需要一名助手。使用磁性拖拉机可以达到所需的曝光和替代助手。此外，磁牵引器的牵引力取决于牵引线的长度，因此我们可以调整磁牵引器被吸附到的部位，以改变牵引线的长度，以获得合适的牵引力。与传统的手动抗逆性不同，本研究中的牵引力可按牵引线的长度进行量化。这使我们能够避免因牵引力过重或过轻而导致的一些问题，例如血管撕裂和暴露不清晰。

磁缝合拉拔器是本研究中的又一项新发明。它取代了助手拉缝合线的要求，以防止以前的缝合线松动，从而导致麻醉泄漏。因为它按下了聚丙烯缝合线，我们测试了磁缝合拉器造成的损坏程度，并将其与完整和手动拉拔进行比较。虽然磁拉组中的损伤点数多于对照组（可保存的聚丙烯缝合线），但它与临床实践中广泛使用的手动拉数相似。此外，断裂强度测试显示，三组之间的断裂强度相似。通过显微镜，我们发现磁拉器引起的变化太小，无法损坏聚丙烯缝合线的强度。

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
圆形永磁	杭州永磁组 Co.LTD	20*1mm	磁力牵引器
磁球	杭州永磁组 Co.LTD	5mm	磁力缝合拉线器
磁力圆	杭州永磁组 Co.LTD	5*5mm	磁力缝合线
聚丙烯缝合	Johnson and Johnson	PROLENE 4-0	用于吻合
蚕丝缝合线	SILK	2-0？3-0	用于固定血管和结扎
外科仪器	晋中 上海	JZ-2018	缝合剪刀，组织剪刀？镊子、针和持针器
万能试验机	Zwick GmbH&Co	Z010	用于测试牵引线长度与牵引力之间的关联