表示。猕猴子宫及卵巢测量数据采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。·实验研究·
于玲 张美华 宋霞 李志雄 翟丽屏 于建春 邱毅
【摘要】目的研制并观察猕猴立体网状镍钛记忆合金宫内节育器(SIUD)避孕效果及成年雌性猕猴子宫内膜改变情况。方法猕猴SIUD支架所用材料为镍钛记忆合金丝，编织成网格状支架，外包硅橡胶。在福建省计划生育科学技术研究所福建省福州市灵长类动物实验基地，选取成年已生育的雌性健康猕猴18只，进行子宫外部测量，分为手术放置SIUD组(实验组)和对照组，每组各9只。结果猕猴SIUD支架为心形或倒梨形，上端横径长度0.4～0.8 cm，下端横径长度0.3～0.6 cm，高度0.6～1.2 cm，支架厚度0.2～0.3 cm。镍钛记忆合金支架在25℃以下缩形为直线状，在体温36～37℃恢复其结构；硅橡胶涂膜防止镍钛合金丝与组织粘连。猕猴子宫外部测量：长度、宽度及厚度分别为(27.1 ± 2.1)mm、(20.8 ± 2.4)mm及(17.5 ± 2.1)mm；卵巢为(9.5 ± 0.9)mm、(7.3 ± 0.7)mm及(7.1 ± 0.7)mm，输卵管长度为(4.2±0.6)cm。实验组9只猕猴顺利放置新型SIUD，3个月1只SIUD脱落后妊娠，脱落率及妊娠率均为11.1%，其余8只未脱落，均无妊娠；对照组9只都妊娠(P<0.05)。结论猕猴子宫形状与人类相似度高，是研制新型SIUD的较好动物模型，猕猴SIUD具有较好的避孕效果。
【关键词】立体网状宫内节育器； 猕猴； 子宫； 镍钛记忆合金丝； 避孕
作者单位：250014 济南，国家卫生和计划生育委员会生育调控技术重点实验室，山东省优生技术重点实验室，山东省妇幼保健院，山东省计划生育科学技术研究所，山东省立医院集团妇产医院(于玲，张美华，宋霞，于建春，邱毅)；福建省计划生育科学技术研究所(李志雄)；山东省地方病防治研究所(翟丽屏)
宫内节育器(IUD)用于人类有100多年的历史。我国自1959年开始大力推广使用IUD避孕，推广应用的第一代惰性IUD主要是不锈钢金属单环。现已停止生产和使用。到1970年，研究发展了第二代释放活性物质(铜或药物)的IUD以及第三代无支架型IUD[1-3]。虽然人们不断对IUD进行改进与完善，但目前所使用的IUD，均未能很好地解决节育器的不良反应，影响其广泛和长期使用。为了达到安全、持久避孕的效果，同时也能避免上述不良反应，迫切需要开发新的避孕材料和研制新型的IUD，以满足节育器高效、持久、安全且并发症少的要求[1-6]。目前，使用的IUD多为含裸铜结构，由于裸铜在IUD放置初期存在铜离子的爆释现象(过量释放)，是导致置器后子宫异常出血、疼痛和月经不调的最主要原因[3,5,7]。研究表明，使用IUD的不良反应，除一部分与放置技术、适应症的选择不当有关，很大一部分与IUD材料、形状与子宫腔不相适应有关[7-10]。因此，为提高IUD的避孕效果、降低其副反应，本文进行灵长类猕猴新型镍钛记忆合金硅橡胶立式网状宫内节育器(stereoscopic intrauterine device，SIUD)的研制及猕猴避孕实验，在形状和材料上改进为立体三维结构，使SIUD在子宫内的相对空间加大，减轻SIUD的重量，减小对子宫的局部压迫，并进行抗生育实验，报道如下。
1. 材料选择：SIUD的支架为镍钛合金丝，镍钛合金丝外面包绕一层硅橡胶(涂膜)，具有弹性，丝的横截面直径为0.10～0.13 mm。
2.设计SIUD的结构：根据灵长类动物—猴子子宫的大小及形状来设计立体宫内节育器的结构，包括立体宫内节育器的形状及尺寸。根据设计的立体宫内节育器的结构加工相对应的模具，编织立体宫内节育器。立体宫内节育器的定型为加热温度为430℃，加热时间为9 min。
3.SIUD表面涂胶：编织的立体宫内节育器先用酒精清洗、晾干，再在立体宫内节育器的表面涂一层硅硼偶联剂，最后采用多层涂覆的方式在立体宫内节育器表面涂上硅胶，将涂有硅胶的立体宫内节育器进行硫化。
4.猕猴SIUD输送器的研制：SIUD以2.5 mm内径的塑料管为导管，其软硬度合适，易于SIUD输送。
1.猕猴SIUD实验动物伦理审批、饲养及分组：2016年12月，在福建省计划生育科学技术研究所福建省福州市灵长类动物实验基地，选取成年已生育的雌性健康猕猴18只，其中实验组放置SIUD 9只，对照组不放置SIUD 9只，只进行假手术。通过福建省计划生育科学技术研究所实验动物伦理委员会审议。实验动物使用许可证号为SYXK(闽)2015-0007，实验动物生产许可证号为 SCXK(闽)2015-0002。
2.猕猴饲养：全部采用单笼(全不锈钢)悬挂饲养，自由饮水，主食采用标准饲料喂养，每天定时定量采食，1天投喂2次，每次100 g，副食100 g，1天1次饲喂。动物室内温度在22℃～25℃，相对湿度在60%～70%，人工照明12 h/d，每天换气10次，每次15 min。
3.分组及下腹部B超：选用18只性成熟期的雌性猕猴，分为两组，每组9只，一组放置SIUD，在放置SIUD后3个月(3只)及6个月(6只)后，取出部分子宫组织，切片、染色，观察病理学改变。一组作为对照，不放置SIUD。
氯胺酮全麻，麻醉成功后，腹部备皮，取仰卧位，绳带固定猕猴四肢，B超观察子宫内SIUD情况及妊娠情况。
4.经腹放置SIUD：常规消毒术野皮肤，铺无菌洞巾。取下腹正中纵切口，长约3 cm，依次切开皮肤皮下组织，剪开腹肌前鞘，钝性分离腹肌，提起腹膜，剪开，打开腹腔。探查子宫及双侧输卵管发育良好及卵巢正常者入选。测量子宫大小，即长×宽×厚度(前后径，mm)；卵巢大小，即长×宽×厚度(前后径，mm)。以尖头镊子于子宫底正中垂直穿刺进入子宫腔，扩大穿刺口直径约2 mm，以放置器沿打孔处进入宫腔，有落空感即表明前端已达宫腔，下推针芯，将立体栓子推送至宫腔，于子宫外触摸可及宫内节育器，套管针及针芯一并推出子宫，宫底穿刺孔以5个“0”的尼龙线间断缝合1针，查无活动性出血，还纳子宫回盆腔，关腹。对照组进行假手术，不放置SIUD。实验组猕猴术后腹部伤口消毒，动物送回观察室，复苏正常，生命体征平稳。共计进行9只猕猴(雌性)放置SIUD。
术后观察分为3个月组和6个月组。另外有9只雌性猕猴作为对照组。交配实验选用成年雄性猕猴，于术后1周开始合笼(雌雄比例为1:1)。
5、SIUD取出：手术方法如前述，暴露子宫后切开子宫前臂，暴露SIUD，取部分子宫组织观察病理改变。3个月组有2只取出SIUD，并进行病理学观察，另外1只不取出SIUD，继续观察抗生育效果。
所有数据输入SPSS软件系统(13.0版)进行分析，数据以表示。猕猴子宫及卵巢测量数据采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。
猕猴SIUD外形是立体网状结构，呈心形、倒梨形(宫腔型)(图1)，小号SIUD上端横径长度0.4 cm，下端横径长度0.3 cm，高度0.6 cm，支架厚度0.2 cm；大号SIUD上端横径长度0.8 cm，下端横径长度0.6 cm，高度1.2 cm，支架厚度0.4 cm。SIUS输送器外套管直径2.5 mm，推杆为2.3 mm直径的不锈钢条。
18只猕猴体重平均为(6.5±0.8) kg，年龄9～13岁，实验组9只平均体重(6.6±0.7)kg，年龄(10.8±0.8)岁；对照组体重(6.4±0.6)kg，年龄(10.9±0.7)岁，两组比较差异无统计学意义。
两组猕猴子宫长度、宽度及厚度、卵巢长度、宽度及厚度如表1所示。各组数据两组比较差异均无统计学意义。输卵管长度(4.2±0.6) cm (n=36根)。图2为猕猴子宫、卵巢测量。
图1 猕猴立体宫内节育器设计图及实物图
Figure 1 Designed sketch and objects of SIUD for Rhesus macaque
表1猕猴子宫长度、宽度及厚度、卵巢长度、宽度及厚度
Table1The length, width and thickness of uterus and ovary of Rhesus macaque(x±s)(mm)
图2 猕猴子宫、卵巢和输卵管测量
Figure 2 Measurement of the uterus, ovary and oviducts of rhesus macaque
实验组9只猕猴，放置3个月后有1只SIUD脱落后妊娠，B超可见孕猴胚胎；其余8只未脱落，均无妊娠；脱落率和怀孕率分别为11.1%。B超可见子宫内SIUD强回声光团(图3)。对照组9只都妊娠，差异有统计学意义(P<0.001)。6个月组6只至实验6个月后均无SIUD脱落和妊娠，差异有统计学意义(P<0.05)。
放置SIUD 3个月，2只猕猴去除SIUD，病理结果显示，子宫内膜表面上皮完整，间质浅层水肿，间质细胞短梭形、致密，少量腺体弯曲，见分泌空泡，螺旋动脉增生。图4为对照组(正常)子宫内膜和放置SIUD 3个月后子宫内膜。
图3 放置SIUD后猕猴子宫B超观察
Figure 3 Ultrasound observations of the uterus rhesus monkeys after insertion of SIUD
IUD的作用机制不是通过全身发挥作用，因此放置IUD后能迅速地产生避孕作用，取出后避孕作用随即消失，且IUD不影响月经周期及丘脑-垂体-卵巢轴的功能。概括起来，大概有以下几种作用：(1)占位。IUD作为异物占据了宫腔内部分空间，使胚胎植入子宫内膜的机会减小。(2)机械作用。使宫腔内环境改变。节育器放入宫腔后除了起到机械的障碍作用外，与节育器接触的子宫内膜会发生一种轻度慢性、非细菌性的炎症反应，促使白细胞增加(比不带节育器的妇女增加3～11倍)，这样就不利于受精卵着床。(3)吞噬细胞及炎性细胞作用。伴随异物反应，异物巨细胞和巨噬细胞大量产生，除了可吞掉进入宫腔的精子及着床前的胚胎，还可对胚胎产生毒害作用。(4)前列腺素作用。宫内节育器可刺激宫腔内膜产生前列腺素，前列腺素使子宫、输卵管收缩蠕动异常，同时增强雌激素作用，使子宫内膜在怀孕时的蜕膜反应受到抑制，不利于受精卵着床。(5)活性物质作用。带铜节育器，通过节育器中铜离子的释放，能增加子宫内膜无菌性炎症，干扰子宫内膜的酶系统，如减低分泌期内膜中一些酶的活性，而这些酶又是着床的必要条件，还可能改变宫颈粘液的生化组成而影响精子的活动、获能或存活。这些局部变化都增加了抗生育作用；带孕激素IUD，通过孕激素的释放，干扰子宫内膜的正常周期性变化，使内膜具有较高的孕激素水平，从而使腺体萎缩，间质蜕膜化，这些变化均不利于着床；或可能影响精子的输送或获能；高剂量的18-甲基炔诺酮节育器尚可能抑制排卵；并改变宫颈粘液性质，不利于精子穿透。因此，IUD的主要作用机制是局部的，是作为外来异物影响子宫内环境，影响受精卵在子宫内着床和胚胎的存活等，从而达到避孕的目的[1-6]。根据是否含铜及甾体类激素，IUD分为惰性IUD和活性IUD两大类。活性IUD因可提高避孕效果、减少出血等，是目前推崇的节育器械种类。然而国内外的研究发现，金属铜长期使用对人体是有害的，可能影响子宫局部免疫功能，铜的氧化物长期在人体内蓄积，有导致癌症的可能。另一方面，含甾体类激素IUD因存在点滴状阴道流血、适应时间长、价格高等问题，使用前景也不乐观。本实验结果显示，猕猴放置SIUD半年后，除1例脱落怀孕外，其他均无脱落，也未怀孕；病理显示子宫内膜表面上皮完整，间质浅层水肿，少量腺体见分泌空泡，螺旋动脉增生。IUD使子宫内膜局部发生了非细菌性炎性改变，达到了干扰着床的目的。
新型SIUD是利用生物相容性好的记忆合金和硅橡胶高分子材料，在临床上应用广泛(如食管支架、心血管支架等)，无毒性及形状记忆是其最大优点[10-14]，由于镍钛记忆合金硅橡胶立式网状IUD占据子宫腔内大部分空间，所以不用金属铜，解决了含铜IUD铜氧化物的毒性作用问题。
本实验研制的猕猴用SIUD的优点为立体网状结构，支架为心形或倒梨形，放置在宫腔内，与子宫腔的形态相适应，SIUD质量减轻，对子宫局部的压迫也减小。邱毅等[15-16]及王磊光等[17]在大鼠、家兔等动物实验方面的结果显示，IUD不同长度对子宫中的肌电变化及避孕作用也有影响，小于子宫1/2尺寸的IUD有50%大鼠或家兔怀孕，肌电变化也小，而随着IUD长度的增加，其避孕作用也增加，占据子宫全部位置的IUD可以达到100%的避孕效果，而子宫肌电改变也最大，这提示IUD在子宫腔内的位置及占位大小对避孕效果影响的重要性。
成年猕猴的子宫形状和人类相似，为倒梨形，18只猕猴子宫长度、宽度及厚度分别平均为(27.1±2.7)mm 、(20.8±2.1)mm及(17.5±1.2)mm，大约为人类成年女性的三分之一。卵巢长度、宽度及厚度分别平均为 (9.5 ± 0.9) mm、(7.3 ± 0.7) mm 及(7.1± 0.7) mm，输卵管长度平均为(4.2±0.6)cm。猕猴为SIUD的研制提供了较好的动物实验模型。实验组放置SIUD后3个月，有1只SIUD脱落并怀孕，脱落率和怀孕率分别为11.1%；3个月组2只未妊娠着取出SIUD，剖开子宫见SIUD在子宫腔中间，无粘连，表面光滑，未见子宫内膜组织附着；其余6只(6个月组)SIUD未脱落也未妊娠。对照组9只均怀孕，两组比较差异具有统计学意义。3个月组1只SIUD脱落可能是由于放置位置接近子宫颈，子宫较大，SIUD较小所造成。6个月组6只至实验观察6个月时SIUD均无脱落和妊娠，避孕效果良好。
猕猴是IUD灵长类实验的最佳动物模型，本文对新型SIUD进行猕猴动物实验，测量猕猴子宫、卵巢及输卵管大小及长度，为研制人类用SIUD提供了切实可行的实验数据和资料。
图4 放置SIUD 3个月子宫内膜观察( HE染色，×100)
Figure 4 Observation of Endometrium of rhesus monkey after insertion of SIUD for 3 months
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YULing,ZHANGMeihua,ZHAILiping,LIZhixiong,YUJianchun,QIUYi.
KeyLaboratoryofBirthRegulationandControlTechnologyofNationalHealthandFamilyPlanningCommissionofChina,KeyLaboratoryforImprovingBirthOutcomeTechnique,MaternalandChildHealthCareHospitalofShandongProvince,ShandongProvincialFamilyPlanningInstituteofScienceandTechnology,Shandong250014,China
[Abstract]ObjectiveTo develop and observe the contraceptive effect of a new stereoscopic intrauterine device (SIUD) and the change of endometrial in adult female Rhesus macaque.MethodsThe scaffold of SIUD used in rhesus macaque was made of nickel-titanium memory alloy wires and woven into a grid-shaped, covered the layer of silicone rubber. 18 Adult female Rhesus macaques were selected for external measurement of uterus, ovary and oviducts in the Fujian provincial family planning science and Technology Institute, primate experimental base in Fuzhou, Fujian. The SIUD (experimental) group (n=9) and control group (n=9) were divided.ResultsThe stent of Rhesus macaque SIUD was heart-shaped or inverted pear-shaped, the length of the upper, lower diameter and height was 0.6～0.8 cm, 0.3～0.4 cm and 0.6～1.2 cm respectively with the thickness 0.2～0.3 cm. The Ni-Ti memory alloy stent was reduced to a straight line below 25 ℃, and its structure was restored at the body temperature of 36～37℃. The silicone rubber coating prevented the adhesion between NiTi alloy wire and tissue. The external measurement including the length, width and thickness was (27.1±2.1) mm, (20.8±2.4) mm and (17.5±2.1) mm respectively for uterus, and (9.5±0.9) mm, (7.3±0.7) mm and (7.1±7.1) mm respectively for ovary, and the length of fallopian tube was (4.2±0.6)cm. Nine rhesus macaque in experimental group were successfully inserted in a new SIUD, and 1 of them was fell off in 3 months, all other eight SIUD did not fell off and the macaques were not pregnant, with the rate of shedding and pregnant was 11.1% (1/9). All nine rhesus macaques in control group were pregnant (P<0.05).ConclusionThe shape of Rhesus macaque was similar to that of human beings, and it’s a good animal model for the development of a new SIUD. Our study showed that SIUD has a good contraceptive effect in Rhesus macaque.
[Keywords]stereoscopic intrauterine device (SIUD); rhesus macaque; uterus; nickel-titanium memory alloy wire; contraception
通讯作者：于建春(yujchun@163.com)；邱毅(qiuyi987@sina.com)
基金项目：国家重点研发计划—“基于新材料的安全高效新型宫内节育器研发”(2016YFC1000903)
(收稿日期：2017-12-08)