超级显微外科血管吻合训练模型的进展
何雯婷 综述（中山大学附属第一医院显微创伤手外科主治医师，教学秘书）
顾立强 审阅
何雯婷 医学博士
显微镜下吻合血管操作一直是创伤骨科、修复重建外科的一项基本技能。美国路易斯维尔 Kleinert HE 等最先强调 “无论何时，即使在远端很小的情况下，也要尽可能去重建血供”，并于1963年报道“严重肢体外伤的断裂小血管吻合”[1]。他曾在1962年成功完成吻合不完全离断拇指指血管的再植手术，并于1965年发表[2]。
随着显微外科技术的发展，修复重建手术更加精细化，指尖再植、游离穿支皮瓣移植、周围神经纤维束修复、淋巴管吻合等，对显微外科操作提出了新要求。此外，微小结构的显微缝合技术已广泛应用于多个外科专业，包括神经外科、骨科、耳鼻喉科、泌尿科、器官移植等手术学科，以及涉及小动物操作的研究[3]。
20世纪80年代，日本Koshima先后开展了吻合血管的神经移植实验研究与穿支皮瓣临床研究，由此涉及较常规显微外科范畴内更微小的血管神经吻合。在1996年比利时根特第一届国际穿支皮瓣研讨会上，Koshima首次使用“超级显微外科supermicrosurgery”一词[4]。此后，超级显微外科技术逐步应用于微小组织块再植、游离甲床移植、小关节移植、淋巴吻合等[5]。
随着超级显微外科技术的临床应用越来越广泛，显微外科操作技术对从事相关专业的医生们提出了更高的训练要求。因此，在进行技能培训和科学研究的过程中，需要一些合适的血管吻合模型。目前成熟的显微外科训练模型主要分为3类：合成材料模型、非活体动物模型和活体动物模型。①合成材料模型主要使用胶膜、胶管[6-7]，市场上也可购置到用特殊工艺制作的微小管径的合成血管，这些材料易于获取，但是与人体组织相似度低，通常只能作为初级练习对象，以训练显微镜下手眼协调、显微器械基本操作为主。②非活体动物模型以鸡翅、鸡腿离体动物血管模型为主。③活体动物模型以实验鼠、实验猪血管模型为主。
通过查阅文献，可以发现很多研究者都在寻找能够满足超级显微外科要求的、血管条件良好、易于获取、便于运输和保存、可应用于训练、演示及科学研究的动物血管模型。但这些训练材料存在局限性，如可选择的活体动物模型需要完善的后勤设施、缺乏符合超级显微外科技术要求的不同口径的血管，而离体动物血管模型难以动态观察其病理生理学变化，不能满足操作训练和科学研究的需求等。
一、超级显微外科对不同口径血管的需求
目前的显微外科基本操作训练模型以鸡翅及实验鼠为主，这些血管较多取自鸡翅中动脉，鸡腿主动、静脉，大鼠尾动、静脉，大鼠股动、静脉等，血管直径在1~3mm之间[8-10]，虽然可以满足显微外科基本操作练习，但随着显微外科学的发展，超级显微外科提出了进行直径0.3~0.8mm的血管吻合要求，常用的训练模型已无法满足超级显微外科操作培训的需要。Chen WF等（2014）对离体鸡腿进行了详细解剖，测量血管直径，其中鸡腿坐骨动、静脉的中间和终末二级分支可适合作为超级显微外科的训练（直径小于0.8mm），继续追踪血管可以得到直径在0.3~0.5 mm的血管，并尝试进行超级显微外科吻合[10]。Hayashi K等通过对鸡翅离体血管的解剖学研究，在鸡翅尺动脉浅支、伴行静脉及翅尖可获取直径0.3-0.4mm的动、静脉模型[11]。
二、模拟正常血管的模型进行操作训练及其存在的困难
离体鸡翅、鸡腿动静脉模型在使用时存在反复冷冻、解冻过程，对组织有一定损伤。对于直径小于0.8mm的超级显微外科，特别是对直径小于0.3mm的离体动物血管，离体模型存在局限性，难以满足超级显微外科对科学研究的需求。Marsh DJ等（2007）使用细针头手动灌注鸡腿的动、静脉，并进行血管和神经的显微修复操作。此模型虽然可以用于训练显微外科操作，但与活体血管模型差异较大，尤其是对组织的操作、血管准备以及其它活体组织的生理学影响[12]。通过液体灌注血管模型可以一定程度上模拟充盈的血管，但制作的血管模型无法搏动，染料容易在吻合口发生渗漏[9,12]。Zeng WF等人制作了“蓝血”重力泵灌注模型：此模型制作和安装简单，可以满足吻合鸡腿三级动脉的操作需要；在模型上可以反复进行血管直径0.3mm-3mm的端端、端侧吻合，且灌注液易于检查漏血情况[13]。离体动脉灌注训练模型可以作为从吻合离体动物血管到吻合患者血管之间的过渡，能显著提高学员们对掌握技能的信心和能力。
然而，虽可以用离体血管模拟出正常血管模型，并在一定程度上改进模型的训练和评估效果，但模型缺乏正常血管的血流动力学变化、生理病理学反应。离体血管不会发生痉挛，虽然有利于在训练中维持模型的稳定性，但在从离体血管吻合训练到临床实践操作的过渡中，以活体动物为对象进行超级显微外科训练十分重要[10-12]。而目前活体动物血管吻合主要应用实验鼠、实验猪，活体血管模型较难获取，需要严格的购买与饲养条件；此类实验动物操作训练需要在动物实验室中进行，对操作环境要求高；并且需要特殊的研究协议、实验动物伦理批准以及相关后勤设施[14-16]。因此，现有的活体动物模型对所有训练过的显微外科医生来说并不容易获得，在繁忙的临床实践中也不方便频繁地进行操作。
三、超级显微外科对动态血管模型的科研需求
除了不断探索满足训练需要的超级显微外科的模型，研究者们也在寻找用途更为具体的超级显微外科组织模型。一般而言，只有在活体动物上进行科学的动态研究，才能进一步掌握超级显微外科的生理学、病理学、血流动力学变化，奠定超级显微外科学的基础，继而指导临床应用，推动学科发展。
Cifuentes I等人在离体鸡腿上通过墨汁灌注血管找到发出的恒定肌内穿支，其近端、远端的血管直径约0.93mm与0.4mm[17]。鸡腿股前外侧皮瓣模型是一种操作简单、恒定的血管模型，便于学习血管解剖、分离，以及血管吻合等切取穿支皮瓣必须具备的技能[14]。但是与活体动物模型相比，离体动物血管吻合模型有其局限性。虽然可以通过泵注脉冲模拟动脉血管的血液搏动，通过灌注模拟充盈的静脉血管，但离体血管难以复制活体血管的血流动力学变化，无法重现活体血管可能出现的痉挛、血栓等病理生理学改变[18]。
在活体动物模型中，穿支皮瓣模型已经在实验鼠、实验猪上完成，主要以股前内侧皮瓣、腹壁穿支皮瓣为主[15]。此外，在活体动物模型淋巴管吻合操作中，实验鼠髂腰静脉-输尿管淋巴管制作的淋巴管-静脉的端端、端侧吻合模型可以完成直径0.3~0.5 mm的吻合训练[19]。但是，活体血管模型较难获取、对操作环境要求高，需要研究协议、伦理批准以及专业的饲养和规程、特殊的后勤设施等难点。
四、活体雏鸡有可能成为一种超级显微外科模型
那么是否能够找到一种既满足超级显微外科要求，又易于获得，且较为经济的活体动物血管吻合模型呢？
每一位显微外科医师都需要出色的手眼协调能力和精细的操作技能来完成微小的血管神经吻合，这些技能与能力只能通过严格的、反复的训练获得。对于经验有限的显微外科相关专业医生，操作技术的不熟练可能会导致手术时间延长，甚至影响治疗效果。因此，年轻医生需要在合成材料、离体模型和活体模型上反复进行训练，通过逐步升级训练模型的方式，循序渐进地掌握超级显微外科技术。所以，更需要一种可满足技能训练的活体动物显微外科操作模型，以便能够用于各种展示、比赛，并满足超级显微外科的血管直径小于0.8mm的要求。
除了训练需求以外，随着超级显微外科的发展，围绕小组织块再植和移植、穿支皮瓣、小神经束、淋巴管吻合等领域的科学研究也需要合适的模型来支持。离体动物血管模型在生理学、病理学研究中存在局限性，活体动物如实验鼠、实验猪需要高级的环境支持。因此，也需要探寻用于科学研究、更易于操作的活体动物血管模型，通过各类研究成果进一步指导超级显微外科技术的临床应用、推动超级显微外科学的发展。
以活体动物——雏鸡为模型，可以建立一种经济、低风险、高成效，可反复训练、可用于科学研究的超级显微外科模型。
首先，鸡翅、鸡腿离体血管模型已被广泛应用于训练，离体鸡血管的解剖学研究已较为完善，其分支可以满足超级显微外科领域直径<0.8mm的血管要求。鸡腿坐骨动静脉平均直径分别是1.13±0.23mm、1.07±0.24mm，其主要分支的动脉直径是1.07±0.26mm，静脉属支是0.91±0.29mm；继续追踪血管即可得到直径<0.8mm、能满足超级显微外科的训练要求的血管直径。此外，主干血管的小分支及终末支的动静脉直径分别是0.55±0.18mm、0.48±0.18mm，继续向远端分离可以得到直径0.3mm ~0.5mm，且稳定的小血管分支[10]。在鸡翅解剖学研究方面，鸡翅尺动脉、深静脉的直径分别是0.98±0.07mm、1.01±0.21mm，尺动脉伴行静脉的直径是0.37±0.08mm，桡深动脉的直径是0.63±0.08mm，鸡翅中腹侧的动脉直径是0.68±0.07mm，尺动脉浅支的直径是0.35±0.06mm，翅尖皮下静脉的直径是0.36±0.07mm [11]。这些分支可以满足不同层次的超级显微外科训练要求，甚至满足显微外科淋巴-静脉吻合的训练要求。
其次，与离体血管模型相比，活体动物血管模型的生理学、病理学变化更加接近人体，可以模拟正常的血流动力学变化，血管具有痉挛、血栓形成等病理生理学反应，更接近临床真实操作。此外，与实验鼠、实验猪等风险高、价格高、对操作环境要求高的动物模型相比，禽类具有易于获取、成本低的特点。但是，活体雏鸡模型尚有不足之处，在技能训练或科学研究的过程中，需要建立一套稳定的血管模型及其评价系统，并学习如何对雏鸡进行麻醉处理等。
综上所述，雏鸡可能成为一种活体动物血管模型，不但可用于临床医生的技能培训，也可以满足血管、小组织块的病理生理学、血流动力学研究需求，可以建立一种经济、低风险、高成效的超级显微外科血管模型。
参考文献
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【该文章被收录于：中华显微外科杂志, 2021,44(3):353-355.】
【 END 】
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