馬鋒，向俊西，繆驥，董鼎輝，郭艷光，呂毅

1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院，陜西西安 710061；2.西安交通大學(xué) 先進(jìn)外科技術(shù)與工程研究所，陜西 西安710061；3.陜西省再生醫(yī)學(xué)與外科工程研究中心，陜西 西安 710061；4.南京市鼓樓醫(yī)院，江蘇 南京 210000

基于無(wú)瘤技術(shù)的可控溫腹腔沖洗裝置的設(shè)計(jì)

馬鋒1,2,3，向俊西1,2,3，繆驥4，董鼎輝1,2,3，郭艷光2,3，呂毅1,2,3

1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院，陜西西安 710061；2.西安交通大學(xué) 先進(jìn)外科技術(shù)與工程研究所，陜西 西安710061；3.陜西省再生醫(yī)學(xué)與外科工程研究中心，陜西 西安 710061；4.南京市鼓樓醫(yī)院，江蘇 南京 210000

本文闡述了一種基于無(wú)瘤技術(shù)的可控溫腹腔沖洗裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程。該裝置主要由可控溫沖洗器與脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置構(gòu)成。可控溫沖洗器可提供溫度精確的無(wú)菌生理鹽水與蒸餾水以進(jìn)行腹腔沖洗；脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置用于吸引沖洗過(guò)的液體，其細(xì)胞收集過(guò)濾器可以收集脫落細(xì)胞以進(jìn)行病理檢查。該裝置可確保腹腔沖洗的水溫理想，流速恰當(dāng)，并能夠輔助病理檢查，可為腫瘤病人的預(yù)后及后續(xù)治療方案提供參考。

腹腔沖洗裝置；無(wú)瘤技術(shù)；可控溫沖洗器；脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置；細(xì)胞收集過(guò)濾器

0 前言

在外科手術(shù)尤其是腫瘤切除術(shù)中，局部出血、組織殘留及滲液等常常影響術(shù)者視野，進(jìn)而增加手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)往往需進(jìn)行局部沖洗或整個(gè)腹腔的灌洗來(lái)保持手術(shù)視野的清爽。另一方面，腹腔內(nèi)游離癌細(xì)胞（Intraperitoneal Free Cancer Cells，IFCCs）、手術(shù)切開(kāi)的腫瘤組織或腫瘤轉(zhuǎn)移的淋巴結(jié)等都是腹腔惡性腫瘤發(fā)生腹腔種植轉(zhuǎn)移的重要影響因素，嚴(yán)重影響患者的預(yù)后，目前主要通過(guò)腹腔沖洗液細(xì)胞學(xué)[1]檢查來(lái)檢測(cè) IFCCs，采用腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)及腹腔內(nèi)化療[2]來(lái)殺滅 IFCCs。研究表明，使用 43 ℃的蒸餾水灌洗腹腔是腫瘤切除術(shù)后降低復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的有效措施[3-6]，但此技術(shù)在臨床應(yīng)用上仍存在操作繁瑣、溫度控制性差等諸多問(wèn)題：首先需巡回護(hù)士水浴加熱無(wú)菌蒸餾水，器械護(hù)士或術(shù)者再用手指試溫并反復(fù)調(diào)整溫度至合適范圍，這一操作依賴(lài)于主觀感覺(jué)判斷，不符合精準(zhǔn)外科的要求[7-8]；沖洗水進(jìn)入腹腔后又與人體、環(huán)境進(jìn)行熱交換，對(duì)脫落腫瘤細(xì)胞的殺滅作用也會(huì)大打折扣。

為了克服上述技術(shù)的缺點(diǎn)，筆者研制了一種基于無(wú)瘤技術(shù)的可控溫腹腔沖洗裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)可控溫沖洗裝置），以便在手術(shù)中為腹腔灌洗提供溫度可控的無(wú)菌生理鹽水或蒸餾水，確保最終入腹水溫理想，并可調(diào)節(jié)流速；同時(shí)可收集脫落腫瘤細(xì)胞標(biāo)本以進(jìn)行病理檢查，以評(píng)價(jià)減滅腫瘤種植風(fēng)險(xiǎn)的效果，對(duì)患者預(yù)后及后續(xù)治療方案的制定提供參考。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和功能

可控溫沖洗裝置主要由可控溫沖洗器與脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置構(gòu)成。可控溫沖洗器可同時(shí)提供無(wú)菌生理鹽水與蒸餾水以便沖洗，并且可通過(guò)加熱體系控制將輸出水溫精確調(diào)節(jié)到所需溫度，其加壓裝置及輸液泵可以調(diào)節(jié)流量的大小，流速控制裝置可以自由調(diào)節(jié)流速，按壓式?jīng)_洗頭控制開(kāi)口能夠隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)所需沖洗部位進(jìn)行沖洗。脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置用于吸引沖洗過(guò)的液體，且當(dāng)需要對(duì)腹腔進(jìn)行恒溫浸泡時(shí)，可調(diào)節(jié)沖洗流速與吸引吸力使之達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，以保持腹腔內(nèi)浸泡溫度的恒定，同時(shí)其細(xì)胞收集過(guò)濾器可以收集脫落的腫瘤細(xì)胞送病理檢查。

1.2 可控溫沖洗器設(shè)計(jì)

可控溫沖洗器（圖1）主要由兩個(gè)帕爾貼及緊貼帕爾貼的兩個(gè)溫度感受器構(gòu)成。帕爾貼置于向上開(kāi)口的密閉容器內(nèi)形成加熱體系，兩個(gè)可拆卸式無(wú)菌液體儲(chǔ)存器置于加熱體系中，兩個(gè)可插入式溫度感受器插入無(wú)菌液體儲(chǔ)存器中，溫度感受器及可插入式溫度感受器均通過(guò) A/D 數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器與溫度控制器相連；溫度控制器的第一輸出和溫度顯示器連接，第二輸出通過(guò)控制開(kāi)關(guān)與驅(qū)動(dòng)電路的輸入連接；驅(qū)動(dòng)電路的輸出和功率變換電路的輸入連接，功率變換電路與帕爾貼相連；加熱體系上口由可開(kāi)合的隔熱蓋覆蓋，其上設(shè)置入水口用于進(jìn)水，相應(yīng)的加熱體系下端設(shè)置出水口用于出水，入水口和加壓裝置連接，加壓裝置由第一驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)；兩個(gè)無(wú)菌液體儲(chǔ)存器的輸出管道分別與閥門(mén)式三通管的兩個(gè)輸入通道連接，閥門(mén)式三通管的輸出管道外加持輸液泵，輸液泵也由第一驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，輸出管道再垂直向下與加藥滴壺相接，加藥滴壺上設(shè)置加藥口，加藥滴壺的輸出管道末端依次連接有流速控制裝置和按壓式?jīng)_洗頭。

1.3 脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置設(shè)計(jì)

脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置（圖2）主要由液體收集瓶及與之相連的吸引裝置構(gòu)成。第一液體收集瓶下端開(kāi)口并與細(xì)胞收集過(guò)濾器相接，細(xì)胞收集過(guò)濾器下方為第二液體收集瓶及與之相連的第二吸引裝置；第一吸引裝置及第二吸引裝置由第二驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)；吸引頭通過(guò)控制器與第一液體收集瓶相連。細(xì)胞收集過(guò)濾器為一次性可插拔式，當(dāng)其拔出時(shí)第一液體收集瓶直接與第二液體收集瓶相接；且為3層結(jié)構(gòu)，由上向下依次為細(xì)小網(wǎng)孔層、疏松海綿層和細(xì)胞濾膜層。

所有液體管路均為一次性使用，以保持無(wú)菌狀態(tài)，防止交叉感染。無(wú)菌液體儲(chǔ)存器可拆卸消毒后重復(fù)使用。

圖1 可控溫沖洗器設(shè)計(jì)圖

圖2 脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置設(shè)計(jì)圖

2 系統(tǒng)操作流程

對(duì)于 IFCCs的治療，國(guó)內(nèi)外目前通常采用高溫、低滲、化學(xué)藥物等手段。本課題組前期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在室溫條件下應(yīng)用 43 ℃蒸餾水灌洗腹腔 60 s，腹腔溫度即接近動(dòng)物體溫。對(duì)于腹腔環(huán)境來(lái)說(shuō)，持續(xù)的溫?zé)峁嘧⒉拍鼙ＷC腹腔溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)條件，最高溫度應(yīng)選擇臨界溫度 43 ℃，以確保對(duì)正常組織的損害最小。

IFCCs檢測(cè)也很重要，檢測(cè)方法包括腹腔沖洗液的細(xì)胞學(xué)檢查（正常染色法及特殊染色法）[4]、CEA mRNA 的PCR 檢測(cè)、CK20 mRNA 的 PCR 檢測(cè)以及 CD44 mRNA 的PCR檢測(cè)等，其中以細(xì)胞學(xué)檢查為主?？煽販貨_洗裝置的脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置能夠收集 IFCCs 用于細(xì)胞學(xué)檢測(cè)，同時(shí)可評(píng)價(jià)溫?zé)嵴麴s水的殺滅效果。

可控溫沖洗裝置的實(shí)物組裝圖，見(jiàn)圖3。系統(tǒng)工作時(shí)，首先安裝好各個(gè)管道，預(yù)先存儲(chǔ)灌注液體至無(wú)菌液體儲(chǔ)存器，并閉合隔熱蓋；先由入水口加入一定量的水作為加熱介質(zhì)，通過(guò)溫度控制器面板設(shè)定溫度；當(dāng)溫度顯示器顯示溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，控制器控制驅(qū)動(dòng)電路并啟動(dòng)功率變換電路，使帕爾貼保持一定溫度，進(jìn)行加熱水?。凰鳠嶂羶蓚€(gè)無(wú)菌液體儲(chǔ)存器，直至可插入式溫度感受器感受溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制器自動(dòng)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電路，若溫度下降，則再次啟動(dòng)；通過(guò)加壓裝置使無(wú)菌液體儲(chǔ)存器中的液體進(jìn)入輸液管道，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)式三通管使無(wú)菌液體儲(chǔ)存器中的液體進(jìn)入輸液泵，輸液泵控制液體流量并將其輸入加藥滴壺，可以防止氣體進(jìn)入以及混合所加藥物，輸液管道末端的流速控制裝置控制液體流速，液體通過(guò)按壓式?jīng)_洗頭流出，對(duì)所需部位進(jìn)行沖洗，應(yīng)用吸引頭將廢液吸出；當(dāng)需要進(jìn)行腹腔恒溫灌洗或浸泡時(shí)，只需要調(diào)節(jié)沖洗流速與吸引吸力，使之達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，即可保持腹腔內(nèi)浸泡溫度的恒定。通過(guò)細(xì)胞收集過(guò)濾器可以收集沖洗液中的脫落細(xì)胞。

圖3 基于無(wú)瘤技術(shù)的可控溫腹腔沖洗裝置實(shí)物圖

3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

可控溫沖洗裝置的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）提供了一種自動(dòng)沖洗裝置，可減輕手術(shù)室護(hù)士的工作量，提高手術(shù)效率。該裝置可同時(shí)提供無(wú)菌生理鹽水與蒸餾水的沖洗，通過(guò)閥門(mén)式三通管自由調(diào)節(jié)；通過(guò)加熱體系控制可將輸出水溫精確調(diào)節(jié)到所需溫度，無(wú)需人力溝兌；可實(shí)現(xiàn)恒溫灌注功能，避免低溫腹腔沖洗導(dǎo)致病人低體溫。

（2）加壓裝置及輸液泵的應(yīng)用可以調(diào)節(jié)流量的大小，適應(yīng)臨床所需。流速控制裝置可以自由調(diào)節(jié)流速：當(dāng)沖洗血管等細(xì)小脆弱組織時(shí)，可調(diào)節(jié)為較小流速；當(dāng)沖洗腹腔或大片組織等時(shí)，可調(diào)節(jié)為較大流速。醫(yī)生可以應(yīng)用按壓式?jīng)_洗頭控制開(kāi)口隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)所需沖洗部位進(jìn)行沖洗，方便快捷。

（3）脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置用于吸引沖洗廢液，且當(dāng)需要對(duì)腹腔進(jìn)行恒溫浸泡時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)沖洗流速與吸引吸力，使之達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，以保持腹腔內(nèi)浸泡溫度的恒定；同時(shí)其細(xì)胞收集過(guò)濾器可收集脫落細(xì)胞，一方面可通過(guò)對(duì)比之前切除的腫瘤組織檢測(cè)情況來(lái)評(píng)價(jià)蒸餾水的殺傷效果，另一方面可根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來(lái)評(píng)定手術(shù)殘留的腫瘤情況，用以制定進(jìn)一步的治療方案。

應(yīng)用此裝置進(jìn)行初期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，可控溫沖洗器提供的0滲透壓的蒸餾水對(duì)肝癌細(xì)胞有一定的殺傷作用，且殺傷效果隨作用時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)，作用 30 min 基本可達(dá)到殺滅腫瘤細(xì)胞的效果，操作簡(jiǎn)單易行；脫落腫瘤細(xì)胞收集裝置能夠充分收集脫落的腫瘤細(xì)胞碎片用于病理學(xué)評(píng)估，為進(jìn)一步治療提供依據(jù)。

4 總結(jié)

基于無(wú)瘤技術(shù)的可控溫腹腔沖洗裝置經(jīng)初步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，其具有一定的可行性。未來(lái)將通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)及臨床研究證實(shí)其應(yīng)用價(jià)值，以便進(jìn)行推廣。

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Design of Temperature-Controlled Peritoneal Lavage Device Based on Non-tumor Technique

MA Feng1,2,3, XIANG Jun-xi1,2,3, MIAO Ji4, DONG Ding-hui1,2,3, GUO Yan-guang2,3,
LV Yi1,2,3
1.The First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shaanxi 710061, China; 2.Research Institute of Advanced Surgical Technology and Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shaanxi 710061, China; 3.Regenerative Medicine and Surgery Engineering Research Center of Shaanxi, Xi’an Shaanxi 710061, China; 4.Nanjing Drum Tower Hospital, Nanjing Jiangsu, 210000, China

The design process of a temperature-controlled peritoneal lavage device which mainly consists of the temperature-controlled flusher and collection device for free cancer cells based on non-tumor technique is introduced in this paper. The temperature-controlled fl usher can provide sterile saline and distilled water with precise temperature for peritoneal lavage. The collection device for free cancer cells can collect the washed liquid and free cancer cells for pathologic examination. The device can provide washing water with proper temperature and flow velocity for peritoneal lavage and is helpful to the pathological examination. Thus the device can provide reference information for patients’ prognosis and subsequent treatment.

peritoneal lavage device; non-tumor technique; temperature-controlled fl usher; collection device for free cancer cells; cell collection fi lter

TH779

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.12.008

1674-1633(2014)12-0028-03

2014-08-01

2014-10-09

國(guó)家自然科學(xué)基金科學(xué)儀器專(zhuān)項(xiàng)（81127005）；教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（IRT 1279）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（XKJC2013003）。

呂毅，主任醫(yī)師，教授，研究方向：肝膽外科、肝移植、外科技術(shù)創(chuàng)新與新型材料的外科應(yīng)用。

作者郵箱：mafenggyz@163．com