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目的:膀胱癌是指发生于膀胱粘膜的恶性肿瘤,是泌尿生殖系统最常见的肿瘤之一。膀胱癌的治疗以手术治疗为主,而根治性膀胱切除术仍然是治疗浸润性膀胱癌和复发性高危非浸润性膀胱癌的金标准。目前根治性全膀胱切除术后的尿流改道问题尚无标准方案,理想的尿流改道应该符合术后并发症低、保护肾功能、病人生活质量高等要求。根治性全膀胱切除术手术创伤大,术后极易出现并发症,严重影响患者的生活质量。为改善患者术后的生活质量,使患者术后的生活质量更接近于健康时的生活质量,我们希望研制一款可以实现自然膀胱生理功能的可植入的机械性人造膀胱,用以替代自然膀胱。从广义上讲,对于膀胱功能重建的相关研究最早可以追溯到20世纪初。研究者们从手术重建、神经连接、细胞重建、人造材料重建等诸多角度进行了大量的实验和临床实践。在不断取得进步和成果的同时,不同的方法也都存在着一定的局限性,目前尚没有能够完全恢复自然膀胱自主舒张、收缩和感知排尿信号等重要生理功能的方法。本课题旨在研制一款机械性人造膀胱,通过电机、驱动机构、传感器等机械组件实现自主舒张、收缩和感知排尿信号等自然膀胱的生理功能,并对原型样机相关材料的生物相容性进行研究,以对下一步进行动物实验的可行性进行分析评价。研究方法:1、了解自然膀胱的形态、结构和生理功能等相关知识,并归纳其特点。之后根据自然膀胱的各功能特点,采用机械与自动控制等相关技术对机械性人造膀胱的各组成部分及整体进行相应的设计,完成原型设计方案。2、根据动物实验要求和实际制造能力,参考已有的机械性人造器官的设计,对机械性人造膀胱的原型样机进行实际的研制,包括器件选型、机械结构设计和加工、控制电路设计和加工,控制程序编写,样机组装测试等。3、组织块法提取实验大白兔的输尿管原代上皮细胞,并进行细胞培养。用可临床应用的人造血管与普通聚四氟乙烯材料两种材料的浸提液以及普通培养基分别培养兔的输尿管上皮细胞,并进行对照,评估材料的细胞毒性。4、采用浸提液法、细胞计数法、MTS法、FDA荧光染色、扫描电镜,评价硅胶材料的细胞毒性以及细胞在硅胶材料上的粘附、增殖情况。5、硅胶材料分别植入实验大白兔的腹腔与输尿管内,观察组织对材料产生的反应,进一步评价其是否适于植入机体,同时探索其是否可以替代人造血管作为与输尿管吻合的材料。结果:1、完成了可植入的机械性人造膀胱的原型设计方案。2、完成了机械性人造膀胱原型样机的研制。3、聚四氟乙烯材料的细胞毒性不高于可临床应用的人造血管。4、硅胶材料的细胞毒性为0级至1级,但该材料不利于细胞粘附,细胞无法在其上生长和增殖。5、实验大白兔在术后饮食和精神状态正常,各项血液检测指标基本正常,植入部位术后前2周炎症较重,第3周与第4周炎症减轻甚至消失。结论:本课题所研制的机械性人造膀胱的原型样机在体外能够实现自然膀胱的生理功能,并且制造材料具有良好的生物相容性,可以短期植入实验动物体内,观察和评估其是否能够在体内稳定运行,替代自然膀胱。