灌注器官止血法
【专利说明】灌注器官止血法
[0001] 本申请是分案申请，原申请的申请日为2007年12月11日，申请号为 200780051223. 9 (PCT/US2007/087079)，发明名称为"灌注器官止血法"。
[0002] 相关申请
[0003] 本申请要求保护于2006年12月11日申请的美国临时专利申请顺序号 60/874, 062和于2007年3月9日申请的美国临时专利申请顺序号60/893, 993的优先权的 权益；二者都以其整体在此引作参考。
[0004] 发明背景
[0005] 医学上经常需要在某些目标解剖部位限制逆向血流。例如，在众多手术中，经常需 要使血管暂时闭合。常规止血钳（例如Fogarty钳、DeBakey"Atraugrip"、Bulldog钳或 Pott和Satinsky外周血管钳）广泛用于使血管闭合。尽管这些常规夹钳在大部分需要使血 管闭合的情况下令人相当满意，但它们在需要止血的其它应用（例如象在部分肾切除术中 一样切除大的实体器官时）中受到使用限制。用部分肾切除术治疗肾细胞癌患者的百分率 已经从3. 7% (525个病例；1988年~1990年）增加到12. 3% (4000个病例；2000年~2002 年）超过三倍C.Huang等，"Chronickidneydiseaseafternephrectomyinpatients withrenalcorticaltumors:aretrospectivecohortstudy(肾皮质肿瘤患者在肾切除 术后的慢性肾病回顾性群组研究），"TheLancetOncology2006, 7(9)，735-740。通过暂 时性血流阻断也将促进各种其它手术，例如肝切除术。
[0006] 保留肾单位手术-部分肾切除术：保留肾单位手术（NSS)本身可证明在多种情况 下合适。例如，肾细胞癌（RCC)的治疗控制仍是手术。手术前疾病分期的新技术进步、特 别是现代成像技术和外科技术的改进，在所选择的患者中业已使部分肾切除术成为根治性 肾切除术的有吸引力的备选方案。对于其中根治性肾切除术将使得患者无肾并且随后立 即需要透析的病例而言，明显更适合NSS。同时发生的双侧肿瘤（Synchronousbilateral tumor)、孤立肾中的肿瘤或存在对侧肾单位功能不全，通常完全适合NSS。后一种情况可能 因伴随存在单侧RCC和伴有疾病过程（例如慢性肾盂肾炎、肾动脉病、结石病）的对侧肾 或存在全身性疾病（例如糖尿病）而产生。对于肾的某些良性病症和局部化病理，也可考 虑将部分肾切除术选作治疗选择。A.C.Novick，"Theroleofnephron-sparingsurgery forrenalcellcarcinomainpatientswithanormalcontralateralkidney(在 具有正常对侧肾的患者中保留肾单位手术对肾细胞癌的作用），"AdvanUrol1996,9，1。 当有可能并必需时，它提供最佳手术治疗，同时避免过度治疗和肾单位损失。潜在的更加 良性的适应症实例包括对肾局部的创伤性不可逆损伤和切除良性肾肿瘤（例如嗜酸细胞 瘤、血管平滑肌脂肪瘤或多房性囊肿）。其它适应症包括双肾的阻塞性萎缩段、肾段结石 病伴有排泄受损和少见的肾血管高压伴有可鉴别的不恰当分枝的肾动脉病。R.G.Uzzo和 A.C.Novick，"Nephronsparingsurgeryforrenaltumors:indications，techniques andoutcomes(肾肿瘤的保留肾单位手术：适应症、技术和效果），"J.ofUrol. 2001，166， 6-18〇
[0007] 揭示了当考虑到若干因素时对于RCC的NSS临床效用。首先，RCC通常在其病程 晚期前不表现症状。附带检测到的伤害往往评分级别较小较轻，因此更有责任进行保守 手术。当人们考虑到当前区别肾的恶性和良性肿瘤的成像研究不可靠时，更进一步认识 到NSS的价值。同样，小RCC的自然史和恶性可能性还不很清楚。尽管在高共病老年患 者中进行观察是可行的选择，但NSS提供可治愈的手术，并消除具有可接受的预期寿命的 一般患者的不确定性。保守切除RCC的目的是完全局部手术切除恶性肿瘤并保留足够的 肾功能。进行肾保留手术是一种微妙的平衡，有时既有挑战性又充满争议。R.G.UZZ0和 A.C.Novick，"Nephronsparingsurgeryforrenaltumors:indications，techniques andoutcomes(肾肿瘤的保留肾单位手术：适应症、技术和效果），"J.ofUrol. 2001，166， 6-18〇
[0008] 若干外科技术可用于在肾肿瘤患者中实施保留肾单位手术。5种主要的手术方法 包括组织剜出、顶段肾切除术（polarsegmentalnephrectomy)、楔形切除术、主要横向切 除术（majortransverseresection)和体外部分肾切除术接着进行肾自体移植。
[0009] 所有这些技术都需要稳定的血管控制和完全止血、避免肾缺血、完全切除具有游 离缘的肿瘤和有效闭合肾内集合系统。最后，必须保留足够的手术后肾功能，因为为了避免 终末肾衰竭，需要一个肾的至少百分之二十（20%)的残留肾起作用。然而，重要的是不要 在损害不完全切除术的情况下让手术程序危及到保留肾功能的程度。手术后肾功能不全通 常由手术中缺血和功能性肾实质损失联合产生。肾功能不全的程度不定，其轻重由保留参 数（例如肌苷酸酐、血尿和血钾）的增加来反映。严重肾功能不全可能需要暂时透析。如 果残留肾组织的代偿性肥大不能补偿肾功能损失，可能导致需要持久透析的永久性功能不 全。常规部分肾切除术的主要步骤包括在手术进行时用静脉内甘露醇和袢利尿药（例如呋 塞米（furosemid))开始利尿，且在肾循环任何中断之前进行大量水合作用。在预期肾闭塞 之前输注甘露醇。该药物不仅诱导渗透性利尿，而且是一种自由基清除剂，它可使来自夹住 动脉的缺血损伤和最终手术后急性肾小管坏死风险最小化。
[0010] 在部分肾切除术中，切口为上腹人字形切口或胸腹联合切口类型。在剖开腹部后， 移开结肠露出肾。暂时夹住肾动脉以减少出血。通常用无创伤血管Bulldog钳使肾动脉闭 合。可让肾静脉保持在非闭合状态，因为肾的逆行灌注可能使手术后急性肾小管坏死的可 能性减至最低。从外部肾筋膜将肾与周围组织剥离开。从正常组织边缘切除肿瘤。用缝线 仔细缝合已经被切开的肾盏和肾盂。肾的切口端覆盖有脂肪、筋膜或腹膜。撤走肾动脉上 的夹钳，并在缝合切口之前控制好所有出血。
[0011] 关于目前止血方法的问题：与常规部分肾切除法有关的主要缺点之一是夹住肾动 脉会导致整个肾缺血。尽管缺血通常是暂时的，但如果夹住动脉的时间较长，其可能导致肾 功能不全。注意手术时降低该并发症的可能性的措施（例如手术前水化、矫正电解质异常、 使用甘露醇和潜在地使用体表降温法），在某些不幸的情况下可能证明这些还不够。某些不 幸的患者可能因此需要肾替代治疗，例如血液透析。
[0012] 技术文献反映了医学研究团体倾注在发展对再灌注缺血组织中观察到的损伤的 认识方面的明显努力。事实上，研究者业已发现在组织缺血一段时间后接着再灌注而发生 的明显组织损伤，它们不仅发生在循环骤停期间，而且发生在再灌注期间。甚至在循环骤停 的5到60分钟后所观察到的相当大部分的总损伤可能实际上是在再灌注阶段发展的。这 样的组织损伤被认为是再灌注损伤。
[0013] 因此，夹住并随后释放肾动脉可能不仅潜在导致缺血损伤，而且会导致再灌注损 伤。某些权威人士认为，当由夹住肾动脉产生的总肾缺血超过20分钟时，会出现不可逆肾 病变。
[0014]常规部分肾切除法的另一棘手的并且更加常见的手术时并发症是出血过多。当过 多出血使得没有清晰的手术区和合适的视景时，通过早期辨认和隔离肾动脉使得容易接近 肾门，提供另外的迅速闭合动脉的安全性。然而，在某些情况下，可能证明这还不够，其在难 处理的严重出血情况下潜在地导致需要栓塞或重新探测。
[0015] 在试图规避所提及的常规保留肾单位或部分肾切除术期间与夹住肾动脉有关的 缺点时，某些外科医生一直在尝试夹住待切除的实体周围的组织段。目的是为了使缺血局 限在将被切除的组织及其紧邻外围而使用肾止血带。尽管减少残留肾缺血在理论上很吸引 人，但因为手术期间不可靠的止血法，已经证明在部分肾切除术期间用夹住肿瘤邻近肾组 织代替夹住肾动脉的尝试不成功。
[0016]与夹住肾组织代替夹住肾动脉的尝试有关的问题可能至少部分归因于使用常规 血管钳实施夹住组织的操作。众所周知，常规血管钳通常包括一对枢轴臂，且钳口严格地连 接在每一枢轴臂的远端。夹住处理在夹住部位产生的高压远超过血管本身的压力。常规夹 钳（例如Fogarty钳、DeBakey"Atraugrip"、Bulldog钳或Pott和Satinsky外周血管钳） 施加相当高的压力，在某些病例中，在夹住的血管上有高达9巴（bar)。当用来夹住组织时， 与常规血管钳有关的缺点之一是所施加的压力以非均一的方式分布在钳口和组织之间的 界面。常规钳口（通常为剪刀型）甚至沿着钳口造成所施加的压力梯度，位于靠近枢纽的 近端压力较大。这在差不多钙化或变狭窄的肾动脉病患者中尤其是个问题。R.D.Safian， S.C.Textor，"Renal-ArteryStenosis(肾动脉狭窄），"NEnglJMed2001，344(6)， 431-442。
[0017] 这在某些区域产生过高压力，潜在地导致邻近组织的不适当损伤，并在末梢位置 因压力不足而导致止血不够。由于系统血压比常规夹钳施加在组织上的压力低至少一个数 量级，很明显以比临近钳口近端所施加的压力低很多的压力就可达到合适的止血。此外，已 经进一步证明最常规血管钳的构造不适合，因为其防止各种尺寸的构造插入体组织。
[0018] 微创技术：在泌尿学中存在朝着遥控设备和腹腔镜检查微创技术发展的明显趋 势。适当止住肾表面出血对于腹腔镜保留肾单位手术是基本的，因为不受控制的出血可能 引起显著并发症，甚至转化为剖腹手术。一般而言，腹腔镜手术期间止血起着关键作用，目 标主要是防止出血或至少提供早期血管控制和出血控制。因为由于邻近组织的深色血液污 染产生的显著光吸收，藉此危及由腹腔镜提供的放大视野的优点，即使微量出血也可能导 致视觉削弱，所以已经施用或开发了多种组织密封剂用于腹腔镜手术，尤其是计划用于保 留肾单位手术。
[0019] 密封剂：在部分肾切除术中使用组织密封剂提供软组织、血管和集合系统的快速 修复，不仅缩短了总的手术时间，而且特别是缩短了热缺血时间。因此，可减轻暂时性血管 夹住对肾功能的负面影响，尤其是在孤独肾患者或肾功能减退患者中具有十分重大的意 义。
[0020] 在能得到的所有止血工具中，"胶"即组织密封剂是用于切开肾表面的出血控制的 唯一合适的选择，在有小的外围病灶的情况下其作为独特的止血剂使用是合适的。可将密 封剂分为两类：非生物性和生物性的。在非生物性胶中，最著名的可能是氰基丙烯酸2-辛 酯黏合剂。它主要用于皮肤闭合，2-3分钟内在切开的肾实质上形成固定的防水衬里。为了 起作用，它需要无血环境，这使得用门箝住法预防性止血必不可少。必须特别小心以避免在 其置放期间与周围组织意外接触，这样避免胶合到其它结构，例如肾蒂或输尿管。所有生物 密封剂都包括凝血酶或血纤蛋白原或二者。它们是凝血过程的末端产物，它们的使用决定 添附部位的血纤维基质。大概最有名的生物密封剂是血纤蛋白胶（Tissuecol，Crosseal， Tisseel)。它们在两个单独注射器中同时注射到作用部位，人凝血酶和血纤蛋白原结合，形 成密封小血管病变的遮蔽物并促进止血过程。明胶基质止血密封剂（FloSeal)是最近广泛 用作止血密封剂的一种溶液。它是基于牛明胶的基质与来自牛的浓缩凝血酶组分的组合。 这种粘性胶原蛋白基质需要主动出血来激活和发挥作用，其在出血部位促进凝血和止血； 在其添附后需要在软组织切缘巧妙按压1-2分钟。
[0021] 发明简述
[0022] 本文提供的本发明组合物、方法和药盒通过使用基于聚合物溶液的内部封堵物来 发挥控制出血的作用。例如，本文公开了逆向热敏聚合物在保留肾单位手术中的用途。在该 方法的一个实施方案中，给通向患病肾的肾动脉内灌输瞬时逆向热敏凝胶。已经证明这会 导致肾实质内的血流停止。看来是聚合物以合适的注入速率向下游流动阻塞了循环动脉和 静脉两侧的肾内小血管。这显著地产生了完全无血的手术区，使得可进行快速切除术。在 某些实施方案中，在某一段时间后，血流逐渐恢复，且对肾没有明显不利的结果。在某些实 施方案中，可通过使肾冷却来加速血流返回。
[0023] 在其它实施方案中，刚才所述的本发明灌注器官止血法可用于使其它器官手术或 介入程序简化或使其成为可能。在其它实施方案中，刚才所述的本发明灌注器官止血法可 用于使肝脏手术、前列腺手术、脑手术、子宫手术、脾脏手术和任何高度血管化器官的任何 手术简化或使其成为可能。在某些实施方案中，所述用于灌注器官止血法的组合物、方法和 药盒可用于对硬化动脉的介入、对钙化血管的介入以及很多其它手术和介入用途。
[0024] 附图简述
[0025] 图1表示在猪的部分肾切除术期间用内部血管封堵物（internalvessel occluder)在15分钟（a)、30分钟（b)和50分钟（c)时的闭塞情况。在注入后15分钟， 肾脏完全无血管，从切缘观察不到出血。在注入后30分钟，肾灌注正在返回，未观察到一滴 血。在注入后50分钟，肾脏已经恢复正常；这可通过病理报告加以核实。
[0026] 图2表示显示在冠状动脉吻合术期间的15分钟内在用止血带或止血带与本发明 聚合物组合物（即含20%泊洛沙姆407(poloxamer407)的盐水溶液）联合处理的4只猪 中收集的血液量的图表。
[0027] 图3表示本发明聚合物（例如20%泊洛沙姆407溶液）在旁路手术中的用途。聚 合材料易于注入（a)，形成未受损的无血手术区（b)，使得容易缝合（c)，用后消失了（d)。
[0028] 图4表示作为温度函数的纯化的泊洛沙姆407的不同溶液的粘度图表。
[0029] 图5表示显示泊洛沙姆407的纯化一览表（表1);和显示精选的逆向热敏聚合物 在盐水中的胶凝温度一览表（表2)。在表1中，表示用锥形和平板粘度计在30°C测量 的25 %溶液的粘度。
[0030] 发明详述
[0031] 手术仅切除患病肾的病态部分而不是切除整个肾对于长期肾功能总体而言十分 有益。采用该方法的技术障碍是手术期间控制出血的能力和对缩短热缺血时间的要求。无 血区对于腹腔镜微创技术的成功而言也是至关重要的。本文提供一种技术方案一一灌注器 官止血法来控制手术期间的出血，即通过用生物相容性凝胶填入肾，从而完全防止出血，使 得手术更容易，进而潜在地缩短了手术时间。在其它实施方案中，所述的本发明灌注器官止 血法可用于使其它器官手术或介入程序简化或使其成为可能。在某些实施方案中，所述的 本发明灌注器官止血法可用于使肝脏手术、前列腺手术、脑手术、子宫手术、脾脏手术以及 任何高度血管化器官的任何手术简化或使其成为可能。在某些实施方案中，所述用于灌注 器官止血法的组合物、方法和药盒可用于对硬化动脉的介入、对钙化血管的介入以及很多 其它手术和介入用途。
[0032] 本发明一个方面涉及通过使用基于聚合物溶液的内部封堵物来控制出血的组合 物、方法和药盒。在某些实施方案中，这些溶液为逆向热敏聚合物溶液。逆向热敏聚合物溶 液在低温时为液态，随着温度增加到体温，其粘度增加若干数量级，成为坚固的硬凝胶，导 致血管闭塞。冷却闭塞部位可让粘度降回液态，凝胶溶解在血液中，重新建立血流。通过应 用血管内部闭塞，钙化的动脉可以慢慢闭塞，停止为器官供应动脉和静脉血液。显然这种闭 塞将防止出血，为外科医生提供无血手术区。无血手术区进而又应该缩短手术所需的操作 时间。在某些手术中，操作时间能缩短到热缺血时间急剧缩短的程度。
[0033] 如上所述，业已开发了其中将生物相容性凝胶用于填充并闭塞血管的方法。在某 些实施方案中，所述凝胶的工作原理基于聚合物的逆向热敏性质。聚合物溶液在低温时为 液态。随着温度增加到体温，溶液粘度快速增加若干数量级，成为坚固的硬凝胶。简单地用 冰冷却闭塞部位可让粘度降回液态，凝胶溶解在血液中，重新建立血流。已经开发了在吻 合术例如非体外循环冠状动脉旁路手术（0PCAB)、血液透析通路和胫骨吻合术中应用的凝 胶。参见图3。已经表明所起作用非常温和，既不危害也不改变动脉壁的生化组成，其由填 入和打通血管后的微血管反应性测量来证明。M.Boodwhani，W.E.Cohn，J.Feng，B.Ramlavi， S.Mieno，A.Schwarz和F.W.Sellke，''SafetyandEfficacyofaNovelGelforVascular OcclusioninOff-PumpSurgery(在非体外循环冠状动脉旁路手术中用于血管闭塞的新 型凝胶的安全性和功效），"AnnThoracSurg2005,80,2333-7〇
[0034] 如本文所提出，本发明瞬时凝胶（trahsientgel)提供用于手术时止血的重大优 势，其通过将溶液灌注进入器官循环的动脉和静脉两侧并凝固，藉此完全或基本上停止给 器官供应血液。例如，本文公开了逆向热敏聚合物在保留肾单位手术中的用途。在某些实 施方案中，给通向患病肾的肾动脉灌输逆向热敏凝胶。已经证明这会导致肾