体外 猪肾模型用于评估负压辅助顺行经肾内手术中的流体压力动力学及结石取出效果

摘要

本方案建立了一种 离体 用于在不同灌注压力、吸引压力及输尿管镜-鞘管直径比条件下，对肾内压力和结石取出时间进行可控、可重复定量分析的猪肾平台

摘要

使用吸力式输尿管通路鞘（UAS）的逆行肾内手术（RIRS）已成为治疗肾结石的有效方法。然而，目前仍缺乏能够同时控制和评估相关参数（包括灌注压力、吸力压力以及内镜-鞘管直径比（RESD））的标准化实验模型。本研究旨在提出一种 离体 旨在利用带吸力的取石鞘（suction UAS）对流量-压力条件进行可控且可重复评估的猪肾模型。该方案采用新鲜的尸体猪肾，将其置于固定容器系统中，吸力取石鞘置于上极肾盏，向集合系统中置入模拟一水草酸钙结石的人工结石。通过自动压力控制泵系统精确调节灌注与吸引压力。持续记录1分钟内的肾内压（IRP），并在每种取石鞘外径（RESD）和压力设定条件下重复测量拉出时间（POT）。通过计算变异系数（CV）和组内相关系数（ICC）以评估测量的变异性与可靠性。该模型在不同RESD和压力条件下表现出明显的IRP响应差异，部分条件下IRP值超过40 mmHg。POT测量值随压力设定变化而变化，反映出对流量-压力条件变化的敏感性。CV分析显示大多数条件下的变异程度相对较小，ICC分析表明单次测量具有中等可靠性，而多次重复测量的均值则具有高可靠性。总体而言，该 离体 猪肾模型提供了一种标准化的 离体 通过使用吸力输尿管通路鞘和可弯曲输尿管镜提供客观、可靠的重复测量数据，作为RIRS的参考依据。

引言

逆行肾内手术（RIRS）是治疗肾结石的主要微创方法^1,2,3。RIRS 的一项近期技术进展是吸力式输尿管通路鞘（UAS）的开发，该技术通过可控灌注与吸引，引入了一种辅助性的取石方法^4,5,6,7。

使用吸引式输尿管通路鞘（UAS）的主要挑战在于平衡结石取出速度与高肾内压（IRP）风险^8,9。当IRP超过30–40 mmHg时，可能引发肾盂静脉回流，进而导致全身性感染和脓毒症^10,11,12。影响这一平衡的因素包括灌注、吸引以及输尿管镜与鞘管直径之比（RESD）。

尽管已有大量临床研究探讨了吸引用外鞘（suction UAS）和内径回缩压（IRP）^13,14,15，但能够同时对相关因素进行控制、测量和分析的标准化实验方法和经过验证的模型仍然有限。

本方案提供了建立一个 离体 具有可接受的可重复性的猪肾模型，专门设计用于标准化评估吸辅助经皮肾镜取石术中的流体动力学和结石取出效果。

方案

使用尸体猪肾的本实验方案被首尔国立大学医院机构动物护理和使用委员会（IACUC）认定为豁免。所用试剂和设备列于材料表中。

1. 猪肾脏模型的制备

注意：见图1。

1. 在动物死亡后6小时内，从经授权的屠宰场获取新鲜的猪肾。在实验前，将肾脏在室温下运输和保存。
   注意：应于动物死亡后24小时内使用尸体来源的猪肾，以避免组织腐败及肾灌注进一步下降。
2. 选择输尿管部分保留的肾脏，以便稳定固定输尿管通路鞘（UAS）。
   注意：输尿管残余长度必须足以通过缝合固定来稳定UAS，优先选用输尿管残余较长的肾脏。
3. 使用注射器在无张力状态下，轻柔地以生理盐水填充肾集合系统。当出现反流且观察到输尿管外有盐水渗漏时，记录肾盏容积。排除肾盏容积小于10 mL的猪肾。
4. 制备模拟一水草酸钙结石的人工结石。
5. 使用研杵将结石粉碎为2 mm至2.5 mm的适当大小碎片。使用数显卡尺筛选合适尺寸的结石。
   注意：结石尺寸必须足够大，以防止在操作过程中被内镜直接吸出，或从内镜与鞘管之间的间隙自发逸出。
6. 将一块人工结石碎片置入猪肾上极肾盏中。使用生理盐水将结石推入输尿管通路鞘（UAS），并将其定位在集合系统内。
   注意：使用内镜直观确认UAS在整个实验过程中始终保持在正确位置并固定良好。
7. 将猪肾放入大小合适的金属盒中，并将该金属盒置于塑料容器内。
8. 使用3-0聚乳酸羟基乙酸共聚物（polyglactin）缝线将长塑料管固定于输尿管，确保实验过程中系统稳定无移动。
9. 将带吸力的输尿管通路鞘（UAS）插入塑料管中，并将其远端尖端置于上极肾盏，即肾盂入口处。

2. 实验系统配置

1. 选择合适的软性输尿管镜（外径为 7.5 F、9.0 F 或 9.5 F），并配以特定尺寸的 50 cm 吸引式输尿管通路鞘（UAS）（内/外径为 10/12 F、11/13 F 或 12/14 F）。
2. 使用数显卡尺测量软性输尿管镜远端尖端和中段轴部的外径。根据测量数据计算 RESD（0.68、0.75、0.86 或 0.95）。
3. 将自动压力控制泵系统的灌注管路连接至软性输尿管镜。
4. 将自动压力控制泵系统的吸引管路连接至 UAS 的吸引侧端口。
5. 将 UAS 内的压力传感器连接至自动压力控制泵系统。
6. 根据制造商指南，在未进行预充的情况下将压力传感器校准至大气压。
7. 将一根 200 µm 激光光纤插入输尿管镜的工作通道，以模拟逆行肾内手术的真实环境。

3. 肾内压（IRP）数据采集

1. 将输尿管软镜插入输尿管通路鞘（UAS）内。确认内窥镜已通过UAS的远端并到达猪肾。
2. 在自动泵装置上启用软性内镜模式。
3. 选择灌注和吸引的特定压力设置。
4. 确保其他设置受控并保持恒定。将灌注流速固定在设备基础设定值200 mL/min。
5. 在每种指定的压力设置下，持续记录1分钟，每隔5秒记录一次IRP值。

4. 拉出时间（POT）测量

1. 在控制单元上设置灌注压力（100 mmHg、200 mmHg 或 300 mmHg）和吸引压力（100 mmHg、200 mmHg、300 mmHg 或 400 mmHg）。
   注意：每次调整参数后，应保持固定的 3 秒等待时间，以使压力稳定后再记录任何测量值。
2. 使用输尿管软镜观察结石碎片，并将其移至 UAS 的远端开口处。
3. 启动吸引，并在结石进入鞘管远端尖端的瞬间开始记录排石时间（POT）。
   注意：当结石碎片通过 UAS 被取出时，必须始终在内镜视野中可见。
4. 当结石碎片完全从 UAS 的近端侧孔排出时，停止计时。记录测得的 POT 值。
5. 对每种压力和 RESD 设置重复此测量 10 次。
   注意：为避免操作者偏倚，时间测量应采用盲法进行。

5. 统计分析

1. 将收集到的所有实验数据输入专业的统计软件包中。
2. 以每个条件下的均值 ± 标准差形式呈现所有测量的时间数据。
3. 采用Spearman秩相关检验分析各条件下的变化趋势。通过变异系数和组内相关系数进行重复性分析。
4. 所有比较分析的统计学显著性阈值设定为 p 值小于0.05。

结果

使用数字卡尺测量了输尿管软镜远端尖端和中段的外径。测得的外径分别为 7.5 F、9.0 F 和 9.5 F，与产品目录一致。远端尖端与中段的测量值之间未观察到差异，证实该器械的尺寸均匀，适用于可靠的 RESD 计算（见图 2）。

在预设的压力条件下（见图3），以每5秒一次的频率连续记录IRP达1分钟。在RESD为0.68和0.75时，IRP始终维持在30 mmHg以下（图3A）。在RESD为0.86时，IRP出现时间性波动，但仍处于临界范围（30–40 mmHg）内。在RESD为0.95时，IRP在某些条件下超过40 mmHg，尤其是在较高灌注压力下（图3B）。按灌注压力进行的亚组分析显示，较高的灌注设置会增加超出安全阈值的可能性。这些结果表明，该模型能够捕捉不同压力条件下IRP的动态变化。

讨论

本方案旨在建立一个受控的实验平台，用于评估使用带吸力的输尿管通路鞘（UAS）进行输尿管软镜碎石术（RIRS）期间的流体压力条件。本研究提供了 离体 可系统调控灌注压、吸力压和RESD参数，并能对IRP和POT进行具统计学验证的一致性测量的猪肾模型。

本方案中最关键的步骤是保持其余控制设置恒定，以确保对 POT 和 IRP 的测量结果具有一致性。UAS 的位置被固定，使其远端尖端始终位于肾大盏的上极，即肾盂入口处。参考既往研究^16,17，以尽量减少测量过程中肾脏和 UAS 的移动。通过使用缝线和塑料管进一步增强了系统的稳定性（图 1）。拔出试验中使用的人工结石根据我们先前研究中已建立的验证方法制造，以模拟一水草酸钙结石的硬度和物理特性¹⁸。使用数显卡尺测量每根输尿管镜的直径，以确认其与产品目录参数一致（...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
柔性Y型负压吸引鞘	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-UAY-1035 ZSR-UAY-1134 ZSR-UAY-1235	吸引式输尿管通路鞘
FLEX-XC1	KARL STORZ SE & Co.	091271-06	软性输尿管镜
HM30S	HugeMed Medical Technical Development Co.	HM30S	软性输尿管镜
i-MIMER-sys	ZSR System Biomedical Technology Co.	ZSR-ISP100	自动灌注泵
JW 数字卡尺	Jongwon Tooling Co.	404-200	数字卡尺
URUS	Dyne Medical Group Inc.	URUS SU 100R	软性输尿管镜