血管通路的發(fā)展史.doc

血管通路的發(fā)展史 血液透析是現(xiàn)代腎臟病替代治療的主要手段之一。透析療法的歷史幾乎可以追溯至人類(lèi)文明開(kāi)始，但直至二十世紀(jì)以來(lái)，血液透析才進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。伴隨著血液透析的發(fā)展，血管通路也經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。最初人們用注射器采血注入透析器，透析后又用注射器注回患者血管內(nèi)，由此帶來(lái)的問(wèn)題可想而知。在1940年后的20余年中，每次透析時(shí)都需要切斷一根動(dòng)脈，插入一根玻璃或金屬管建立血管通路，治療結(jié)束時(shí)把插管拔掉，然后結(jié)扎血管，下次透析時(shí)再重新插入套管。由于人體可利用的血管是有限的，如此反復(fù)結(jié)扎血管，很快便由于血管耗竭而被迫中斷透析。因此，當(dāng)時(shí)的透析僅限于搶救急性腎衰竭和中毒，而且由于透析技術(shù)的落后，搶救成功率很低。二十世紀(jì)上半葉，血管通路問(wèn)題日漸明顯，嚴(yán)重影響了血液透析的發(fā)展，早期的透析學(xué)者如Alwall以及Teschan等曾努力試圖改善血管通路，但由于血液凝結(jié)及導(dǎo)管材料問(wèn)題而未獲成功。1949年，Alwall以及Bergsten等曾用一根玻璃管將一只無(wú)尿的家兔的頸動(dòng)脈與頸內(nèi)靜脈連接起來(lái)進(jìn)行透析治療，但由于凝血問(wèn)題，治療只持續(xù)了一周。動(dòng)靜脈外瘺的出現(xiàn)1953年，華盛頓大學(xué)的Belding Scribner（圖11）在John Merrill的力勸之下對(duì)透析產(chǎn)生了濃厚興趣，起初他關(guān)心的是透析對(duì)水份的清除及對(duì)電解質(zhì)平衡的影響問(wèn)題，之后，他認(rèn)識(shí)到建立連續(xù)性血管通路的重要性。在以后的幾年里，他與助手Wayne Quinton對(duì)許多材料進(jìn)行了研究與評(píng)估，最后認(rèn)定聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）是最合適的材料，其商品名為T(mén)eflon。因Teflon能防止蛋粘結(jié)在鍋上，由此聯(lián)想到該材料可能也會(huì)防止血液的粘結(jié)，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了他們的想法。1960年3月9日，Quinton、Scribner及Dilland等第一次用兩根Teflon管插到一位叫Clyde Shields的透析病人手臂的相鄰動(dòng)靜脈血管上，并在體外連接起來(lái)，可以反復(fù)使用。在透析間期，由于導(dǎo)管內(nèi)有血流持續(xù)流過(guò)，很大程度上防止了凝血。這一手術(shù)的成功，使慢性腎衰竭病人能夠較長(zhǎng)期地進(jìn)行間斷血液透析，開(kāi)創(chuàng)了血液透析治療的新時(shí)代，是血管通路發(fā)展史上的第一個(gè)里程碑。這種血管通路稱(chēng)為動(dòng)靜脈外瘺，也稱(chēng)Quinton-Scribner旁路或動(dòng)靜脈旁路（arterio-venous shunt）。起初使用的Teflon導(dǎo)管材料較硬，當(dāng)病人手臂活動(dòng)時(shí)經(jīng)常刺激血管內(nèi)膜，造成血管損傷，容易引起血栓形成。而硅膠具有較好的柔軟度，但是當(dāng)時(shí)的硅膠制造商并沒(méi)有生產(chǎn)出用于輸送血液的硅膠導(dǎo)管。于是，Quinton與廠商合作了六個(gè)月，生產(chǎn)出了柔軟的硅膠管，用硅膠管將兩根插入動(dòng)靜脈血管內(nèi)的Teflon插管在體外連接起來(lái)，使病人手臂活動(dòng)自如，同時(shí)增加了外瘺管的穩(wěn)定性。1961年該種外瘺應(yīng)用于臨床，同時(shí)，外瘺管的形狀也得到了改進(jìn)，在皮下部分的導(dǎo)管鑲嵌了硅膠翼，便于縫合固定瘺管。硅膠是一種新的生物相容性好的聚合物，柔韌而有彈性，硅膠的使用使外瘺壽命延長(zhǎng)了510倍，很多病人得以進(jìn)行長(zhǎng)期維持性血液透析。歷史上第一例使用外瘺透析的患者存活了11年，最后死于心肌梗塞。當(dāng)時(shí)由于種種原因，外瘺的平均壽命并不長(zhǎng)，一般為710個(gè)月。每當(dāng)外瘺因?yàn)殚]塞、感染或其他原因失去功能后，必須結(jié)扎動(dòng)靜脈并重新制作外瘺，這樣反復(fù)手術(shù)幾年后，全身淺表血管最終耗竭，最后又要面臨中斷透析的問(wèn)題。 二十世紀(jì)60年代后期，許多學(xué)者試圖對(duì)外瘺加以改進(jìn)。Buselmeier等曾在外瘺管的皮膚外部分加用兩個(gè)血池，以避免外瘺管在透析時(shí)的斷開(kāi)與連接，且進(jìn)一步提出，該外瘺裝置可植入皮下，僅暴露兩個(gè)血池在皮膚外，因此能延長(zhǎng)外瘺壽命。Thomas曾利用滌綸片縫在股淺動(dòng)脈邊緣以使外瘺能立即使用且提供較大的血流量，但感染仍難以解決。后來(lái)的Allen-Brown外瘺則利用滌綸套固定在硅膠管末端，并與血管末端縫合，取得了一定效果。 盡管對(duì)外瘺管進(jìn)行了種種改進(jìn)，但其使用壽命僅能達(dá)到612個(gè)月。另外，與其相關(guān)的并發(fā)癥如感染、血栓形成及出血等的發(fā)生率很高。由于血管的結(jié)扎，肢端缺血也常常發(fā)生。Hoeltzenbein及Belzer嘗試?yán)霉缮顒?dòng)脈與大隱靜脈建立外瘺，Kaufmann則描述了利用腹壁上動(dòng)脈及靜脈建立外瘺的方法。但均沒(méi)有從根本上解決外瘺的并發(fā)癥與壽命問(wèn)題。 不可否認(rèn)的是，在動(dòng)靜脈內(nèi)瘺出現(xiàn)前的數(shù)年甚至此后的二十年里，QuitonScribner外瘺為血液透析血管通路的發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)，稱(chēng)其為第一個(gè)里程碑實(shí)不為過(guò)。動(dòng)靜脈內(nèi)瘺的發(fā)明 盡管動(dòng)靜脈外瘺使慢性腎衰病人的維持性透析治療成為可能，但其嚴(yán)重的并發(fā)癥如感染、血栓形成、出血等以及其較短的使用壽命是難以克服的。人們繼續(xù)努力尋找更理想的血管通路。James Cimino 醫(yī)師在醫(yī)科四年級(jí)時(shí)曾在紐約Bellevue血庫(kù)工作，在采血技術(shù)方面，Cimino積累了一定經(jīng)驗(yàn)，并將這些經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于血液透析中。1962年，他與 Michael Brescia描述了一種動(dòng)靜脈穿刺技術(shù)，用17號(hào)穿刺針穿刺靜脈后，在其近心端肢體捆扎血壓計(jì)袖套，從而獲得了較大的血流量。憑借這些經(jīng)歷，Cimino想到了內(nèi)瘺管的可能，它與同事外科醫(yī)生Kenneth Appel將病人前臂頭靜脈與橈動(dòng)脈吻合起來(lái)，建立了第一例動(dòng)靜脈內(nèi)瘺。此后在Brescia、Aboody及Hurwide等人的幫助下，此技術(shù)日趨完美。1966年，Brescia和Cimino等報(bào)道了橈動(dòng)脈-頭靜脈內(nèi)瘺在13例慢性腎功能不全透析病人中的應(yīng)用，在術(shù)后第二天，他們借助于止血帶以使頭靜脈擴(kuò)張即開(kāi)始了透析治療。他們還發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，頭靜脈越來(lái)越擴(kuò)張，管壁越來(lái)越厚，透析穿刺時(shí)變得更加容易。他們的研究成果發(fā)表于1966年的新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志上。 該技術(shù)的出現(xiàn)使血液透析治療揭開(kāi)了新的篇章，是血管通路發(fā)展史上的第二個(gè)里程碑。這種內(nèi)瘺稱(chēng)為動(dòng)靜脈內(nèi)瘺（arterio-venous fistula，AVF）或Brescia-Cimino內(nèi)瘺。 動(dòng)靜脈內(nèi)瘺是在皮下將動(dòng)靜脈直接吻合，沒(méi)有皮膚外露部分，減少了感染機(jī)會(huì)，血栓形成的發(fā)生率低，每次穿刺后也不需要結(jié)扎血管，成為維持性透析患者最安全，使用時(shí)間最長(zhǎng)的血管通路。到目前為止，Brescia-Cimino內(nèi)瘺仍是不可替代的永久性血管通路。 二十世紀(jì)60年代以后，動(dòng)靜脈內(nèi)瘺開(kāi)始在世界各地普及起來(lái)。手術(shù)在局麻下實(shí)施，當(dāng)日即可回家。起初的吻合方式是動(dòng)靜脈側(cè)側(cè)吻合，后來(lái)又出現(xiàn)了端側(cè)及端端吻合。當(dāng)時(shí)是術(shù)后即開(kāi)始穿刺透析，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)給予動(dòng)靜脈內(nèi)瘺46周的成熟期可使吻合的靜脈充分?jǐn)U張與動(dòng)脈化。另外，對(duì)于那些迅速進(jìn)展即將需要透析的慢性腎衰患者應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)備建立內(nèi)瘺，并注意對(duì)非慣用側(cè)上肢的血管保護(hù)。7080年代的許多研究觀察了動(dòng)靜脈內(nèi)瘺的開(kāi)放率問(wèn)題，指出內(nèi)瘺的失功能分為早期及遠(yuǎn)期兩類(lèi)。早期失敗率在512%左右，多與手術(shù)操作粗糙、血管纖細(xì)及擴(kuò)張不充分等因素有關(guān)，這些原因造成的內(nèi)瘺失功能多需要重新制作內(nèi)瘺。晚期失功能多與動(dòng)脈粥樣硬化及吻合口處?kù)o脈內(nèi)膜肥厚有關(guān)，另外，還與透析后低血壓、動(dòng)脈瘤形成等有關(guān)。移植血管內(nèi)瘺 盡管動(dòng)靜脈內(nèi)瘺是目前最理想的永久性血管通路，但并不是每個(gè)患者都能夠?qū)嵭袃?nèi)瘺成形術(shù)。對(duì)于那些淺表動(dòng)靜脈病變或損傷嚴(yán)重甚至缺如的病人，不得不考慮血管替代問(wèn)題。將一段替代血管在動(dòng)靜脈血管之間搭橋成為了下一個(gè)研究課題。二十世紀(jì)70年代，人們便開(kāi)始了不斷探索，至80年代該方面的研究進(jìn)入了新時(shí)代。 移植血管的材料要求容易獲得又不昂貴，而且要具有較好的生物相容性，血栓形成率低，能夠耐受重復(fù)穿刺。1970年，Girardet等利用大隱靜脈成功進(jìn)行了移植血管內(nèi)瘺成形術(shù)，并對(duì)第一批病人觀察了13個(gè)月，認(rèn)為人體大隱靜脈可以作為移植血管建立動(dòng)靜脈內(nèi)瘺。但相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，大隱靜脈移植內(nèi)瘺在耐受重復(fù)穿刺方面效果較差，且易出現(xiàn)早期堵塞。1976年Rosenberg等首先將牛頸動(dòng)脈經(jīng)無(wú)花果酶處理，去除肌肉及彈力層，剩余的膠原血管放于二醛基淀粉溶液中去抗原處理固定，然后建立移植血管內(nèi)瘺。后來(lái)的許多研究發(fā)現(xiàn)，盡管該種內(nèi)瘺手術(shù)容易，穿刺后止血良好，但長(zhǎng)期通暢率低，而且生物相容性差。Mindich等曾利用人臍帶靜脈經(jīng)處理后制作移植血管內(nèi)瘺，但未被廣泛接受。同時(shí)，人們也想到了利用新鮮異體血管、冷藏血管及尸體血管作為移植材料，但均由于相容性差，取材困難等原因限制了其使用。 二十世紀(jì)80年代人造血管的出現(xiàn)很大程度上改善了移植血管內(nèi)瘺的狀況。人造血管材料由織物或合成聚合物制成。早期，滌綸（dacron）是應(yīng)用最多的血管材料，利用滌綸絲編織成血管代用品。因滌綸血管空隙大，從理論上講可以促進(jìn)組織長(zhǎng)入以及具有較強(qiáng)的重復(fù)穿刺耐受性，但從實(shí)際臨床應(yīng)用看，這些優(yōu)點(diǎn)并不突出，而且，經(jīng)過(guò)多次重復(fù)穿刺后，血管組織出現(xiàn)損壞，穩(wěn)定性嚴(yán)重下降。 1978年，Campbell等報(bào)道了聚四氟乙烯（PTFE）人造血管在臨床中的應(yīng)用。PTFE在加熱狀態(tài)下膨脹，成為有微網(wǎng)細(xì)眼的、規(guī)則的多孔性結(jié)構(gòu)，亦稱(chēng)為膨體PTFE（e-PTFE）。電鏡下可見(jiàn)此種血管有大量結(jié)節(jié)和纖維構(gòu)成，這樣的結(jié)構(gòu)可使組織長(zhǎng)入血管壁內(nèi)，以增加其穩(wěn)定性。八十年代的許多研究發(fā)現(xiàn)PTFE人工血管內(nèi)瘺的2年通暢率為6191%。 PTFE血管具有其他血管材料不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如取材容易、生物相容性好、容易穿刺、對(duì)感染與血栓均有一定的抵抗性等。因此，PTFE血管是目前應(yīng)用最廣泛的移植血管材料。中心靜脈置管的發(fā)展 1953年，Seldinger等采用了一種通過(guò)導(dǎo)絲經(jīng)皮插入導(dǎo)管的方法，成功地為一名患者進(jìn)行了動(dòng)脈造影，后來(lái)這種插管方法被稱(chēng)為Seldinger技術(shù)，并一直沿用至今。1961年，當(dāng)時(shí)為肝病醫(yī)生的Stanley Shaldon采用Seldinger技術(shù)將導(dǎo)管插入股動(dòng)脈及股靜脈進(jìn)行了血液透析治療，透析后將導(dǎo)管拔除。從此，為中心靜脈導(dǎo)管在血液透析中的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了先河，此種導(dǎo)管后來(lái)統(tǒng)稱(chēng)為Shaldon導(dǎo)管。 1963年，Shaldon等試圖長(zhǎng)期保留股動(dòng)靜導(dǎo)管以進(jìn)行維持性血液透析，利用肝素滴注防止血栓形成，但這種措施存在許多并發(fā)癥。次年，Tomoseck等對(duì)股動(dòng)靜脈插管進(jìn)行改進(jìn)，在同側(cè)股靜脈插入兩根導(dǎo)管作為血管通路，從而大大減少了出血等并發(fā)癥，且留置時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)由于導(dǎo)管留置引起的肺栓塞等發(fā)生率較高，Shaldon等主張不再將股靜脈導(dǎo)管作為永久性血管通路，只作為臨時(shí)性血管通路使用。但當(dāng)時(shí)動(dòng)靜脈內(nèi)瘺尚未出現(xiàn)，因此，他們繼續(xù)使用動(dòng)靜脈外瘺作為維持性血管通路。 此后的幾年里，Smith、Matalon、Nidus等人對(duì)股靜脈插管進(jìn)行了大量實(shí)踐與研究，并進(jìn)行了一系列改造，很大程度上改善了導(dǎo)管的安全性及使用壽命。 鎖骨下靜脈插管技術(shù)是由Uldall在1963年利用Seldinger技術(shù)完成的，故鎖骨下靜脈導(dǎo)管也稱(chēng)為Uldall導(dǎo)管，但當(dāng)時(shí)并不是為了血液透析。至1969年Erben等首次利用Uldall導(dǎo)管進(jìn)行了血液透析。70年代鎖骨下靜脈插管技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于臨床，研究發(fā)現(xiàn)鎖骨下靜脈插管的感染率低于股靜脈插管，而且病人可以帶管回家，不需要長(zhǎng)時(shí)間住院。1979年，Uldall等又對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行了改進(jìn)，使導(dǎo)管的保留時(shí)間延長(zhǎng)到平均21天。進(jìn)入80年代后，隨著導(dǎo)管材料的改良及透析模式的發(fā)展，鎖骨下靜脈導(dǎo)管的應(yīng)用更加廣泛，其留置時(shí)間也明顯延長(zhǎng)，有些透析中心甚至將其作為無(wú)法建立內(nèi)瘺病人的長(zhǎng)期血管通路。 鎖骨下靜脈插管在技術(shù)上有一定難度，要求操作者有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且并發(fā)癥也相對(duì)較多，如靜脈狹窄、血?dú)庑?、損傷動(dòng)脈后止血困難等。而頸內(nèi)靜脈插管操作更簡(jiǎn)單安全，且成功率高。Lawin及Bambauer等先后對(duì)頸內(nèi)靜脈插管進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)其具有明顯優(yōu)越性。目前，頸內(nèi)靜脈已成為血液透析首選的中心靜脈插管途徑。 中心靜脈插管做為臨時(shí)性血管通路以及動(dòng)靜脈內(nèi)瘺作為永久性血管通路的出現(xiàn)，使動(dòng)靜脈外瘺的缺陷更加突出，80年代后，動(dòng)靜脈外瘺已逐漸退出歷史舞臺(tái)。半永久性血管通路帶袖套（Cuff）的中心靜脈導(dǎo)管經(jīng)皮中心靜脈插管起初主要用于臨時(shí)性血管通路并很快替代了動(dòng)靜脈外瘺。對(duì)短期透析來(lái)說(shuō)，是一個(gè)最重要的血管通路，但感染等并發(fā)癥限制了它的長(zhǎng)期使用。 二十世紀(jì)80年代后期，有人利用帶滌綸套的硅膠透析導(dǎo)管作為永久性血管通路。起初的置管部位是頸內(nèi)靜脈及鎖骨下靜脈，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)鎖骨下靜脈置管后引起的靜脈狹窄與血栓形成明顯增加，因此，右側(cè)頸內(nèi)靜脈是目前首選的插管部位。 帶Cuff的中心靜脈導(dǎo)管明顯延長(zhǎng)了導(dǎo)管使用壽命，但終究不能長(zhǎng)期使用，其平均使用壽命僅為1824個(gè)月，因此，我們稱(chēng)之為半永久性血管通路（semi-permanent vascular access）。對(duì)于那些估計(jì)內(nèi)瘺成熟時(shí)間較長(zhǎng)的患者，可以用該種導(dǎo)管做為血管通路的過(guò)渡；對(duì)于那些確實(shí)不能建立內(nèi)瘺而需要血液透析的患者，只能試圖使該種導(dǎo)管使用壽命盡可能延長(zhǎng)，以期能代替永久性血管通路。但帶Cuff的中心靜脈透析導(dǎo)管的感染率、血栓形成率以及血流量不足發(fā)生率仍較高，其重復(fù)循環(huán)率也高達(dá)412%。盡管導(dǎo)管材料及形狀一直在進(jìn)行著某些改進(jìn)，但效果并不理想。無(wú)針透析通路 自體動(dòng)靜脈內(nèi)瘺或移植血管內(nèi)瘺在透析時(shí)都需要靜脈穿刺，不可避免的伴有疼痛或損傷。二十世紀(jì)80年代研制出了一種新型的血管通路，稱(chēng)Hemasite及Bentley Dia TAP通路，該通路把移植血管內(nèi)瘺與動(dòng)靜脈外瘺的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，不用穿刺皮膚，又叫鈕扣型無(wú)針移植物血管通路（NNAVG），試圖給血管通路帶來(lái)一場(chǎng)革命。NNAVG呈倒“T”圓柱形，其橫枝與PTFE移植血管搭橋連接，縱枝穿出皮膚，用來(lái)連接透析管路，不透析時(shí)用硅膠帽封閉。 由于Dia TAP裝置連接頭暴露于皮膚外，局部及全身感染的發(fā)生率很高，有時(shí)用抗生素很難控制而必須拆除裝置。另外，血栓形成也很常見(jiàn)。據(jù)觀察，該裝置1年通暢率為60%，4年為20%。而且，使用1年后PTFE血管與該裝置的連接處常產(chǎn)生損傷，由此可引起嚴(yán)重出血。由于該裝置的并發(fā)癥嚴(yán)重且費(fèi)用昂貴，Dia TAP血管通路未能普及。 近年來(lái)，有一種完全埋置于皮下的血液透析通路（subcutaneous devices）應(yīng)用于臨床，與Cuff導(dǎo)管相比透析效果好，并發(fā)癥發(fā)生率低，應(yīng)用較廣泛的有LifeSite和Dialock 血透通路系統(tǒng)。由于該種通路需要在皮膚定點(diǎn)反復(fù)穿刺，而且也需要肝素封管，因此感染與血栓形成仍然是兩個(gè)主要問(wèn)題。血管通路的發(fā)展方向 血管通路技術(shù)的不斷發(fā)展使腎功能衰竭病人的透析效率得到了提高，患者的生活質(zhì)量也不斷改善。但隨著世界人口的高齡化，以及糖尿病、高血壓的發(fā)病率持續(xù)增加，已經(jīng)存在的血管病變給血管通路的建立帶來(lái)了挑戰(zhàn)。實(shí)際上自從1966年Bresia和Cimino首次建立自體動(dòng)靜脈內(nèi)瘺以來(lái)，血管通路技術(shù)在近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展是比較緩慢的。盡管由于生物醫(yī)學(xué)材料的快速發(fā)展為之提供了多種多樣的靜脈留置導(dǎo)管以及人造血管，其臨床應(yīng)用效果并不十分樂(lè)觀，感染與血栓形成仍是急待解決的難題。 表11顯示的是美國(guó)近40年來(lái)血管通路的應(yīng)用情況?？梢钥闯?，自體動(dòng)靜脈內(nèi)瘺的使用率逐年下降，PTFE移植血管內(nèi)瘺及中心靜脈插管的使用呈上升趨勢(shì)。表11 美國(guó)維持性血管通路應(yīng)用趨勢(shì) 通路類(lèi)型