研究背景
血管吻合是血管外科手術中一項重要的操作，良好的血管吻合對手術的質量以及患者的預后有重要影響。目前臨床上最常用的方法是手工縫合法，但操作繁瑣，對血管壁的創傷較大，且縫線與血液直接接觸并永久殘留在吻合口處。另外，血管吻合質量嚴重依賴操作者的熟練程度。目前已經臨床應用的血管吻合器——Coupler，通過左右吻合環對血管進行快速連接，極大地簡化了手術操作流程。然而，Coupler長期存在于吻合口處，影響血管的正常收縮和舒張，限制了血管的自由生長，不利于血管生理功能的發揮。因此，本文設計了一種可吸收血管吻合器，該吻合器由生物可降解鎂材料制成，包括左右吻合環及外管套，可以根據血管厚度調節施壓距離，為血管的愈合提供一個合適的壓力環境，提高吻合質量；另外，在血管愈合后吻合器全部降解吸收，避免異物殘留及術后并發癥的發生。
研究結果
本文通過有限元仿真，研究在不同施壓距離下的吻合端面的應力分布情況及其分布規律，并通過離體組織吻合實驗，對有限元結果的合理性及該吻合器的可行性和有效性進行驗證。
(1) 有限元仿真結果
在不同施壓距離下，從組織吻合端面的內表面應力分布可見，針孔兩側應力較大，呈現出蝶形分布（見圖1）。吻合端面所受應力隨著施壓距離的增加而增大，血管外表面所受應力大于內表面，且從施壓距離為0.6 mm后，血管所受應力明顯增大[見圖2（a）]。研究表明，動脈組織的破壞應力為1.24 MPa。本文發現，當施壓距離為0.8 mm時，組織所受最大應力為1.58 MPa，超出了血管能夠承受的最大應力。
圖1 不同施壓距離（s）下吻合端面的內表面應力分布
在正常血壓狀態下，血管主要受到軸向、周向和徑向的應力，其中軸向和周向應力的量級為0.1 MPa（拉力），徑向應力量級為0.01 MPa（壓力）。因此，吻合器對血管組織在3個方向上施加的應力應大于正常情況，才能達到良好的吻合。本文結果顯示，在不同施壓距離下，吻合端面在軸向和徑向應力均大于生理狀態下的拉（壓）力[見圖2（b）、（d）]，而當施壓距離為0.4 mm時，其周向應力小于生理狀態下的壓力，不滿足良好吻合的條件[見圖2（c）]。
圖2 吻合端面應力仿真結果
（2）吻合口強度
為了研究施壓距離與吻合口強度之間的關系，本文進行了撕脫力和爆破壓實驗。隨著施壓距離的增大，吻合口的力學性能逐漸增強，當施壓距離為0.6 mm時，達到最大吻合強度，此時組織的撕脫力為(11.79±0.64) N，爆破壓為(39.32±2.99) kPa，遠大于文獻中血管極限拉伸時的軸向拉力，同時，達到病理性收縮壓的范圍。隨著施壓距離的進一步增加，吻合口力學性能開始下降。當施壓距離為0.4 mm時，組織的爆破壓為(13.25±3.87) kPa，小于正常情況下人的生理動脈壓，而其他施壓距離下，組組織的爆破壓均高于生理動脈壓（見圖3）。
圖3 不同施壓距離下的吻合口強度
（3）組織微觀結構觀察
觀察吻合后的組織微觀結構，正常組織的彈性纖維和和膠原纖維呈現出網狀結構，外膜為疏松的結締組織。而組織受到擠壓后，內部結構變得緊密。當施壓距離為0.6、0.7 mm時，組織的平滑肌細胞排列有序。當施壓距離為0.8 mm時，由于組織受到過度的擠壓，導致細胞排列發生紊亂（見圖4）。
圖4 組織在不同施壓距離（s）下微觀組織觀察結果
