• RSS订阅 加入收藏  设为首页
报告总结

血管支架文献调研

时间:2019/10/25 17:14:32   作者:R_Han   来源:天马文学网   阅读:10   评论:0
内容摘要:血管支架文献调研1.心血管疾病、冠状动脉病变、治疗策略心血管系统由密闭的管道系统构成,心脏是泵血的肌性动力器官,运输血液的管道系统就是血管系统。它散布于全身,无处不至,负责将心脏博出的血液输送到全身的组织器官。血液的主要成分是血浆、红细胞、白细胞、血小板。血液相当于结缔组织,血浆...

血管支架文献调研


1. 心血管疾病、冠状动脉病变、治疗策略

心血管系统由密闭的管道系统构成,心脏是泵血的肌性动力器官,运输血液的管道系统就是血管系统。它散布于全身,无处不至,负责将心脏博出的血液输送到全身的组织器官。血液的主要成分是血浆、红细胞、白细胞、血小板。血液相当于结缔组织,血浆相当于结缔组织的细胞间质。血浆占血液的55%,主要是水、糖、脂肪、纤维蛋白质、白蛋白、球蛋白、酶、激素、钾盐、钙盐等。血液分为动脉血和静脉血。其中的动脉血是指在体循环(大循环)动脉血管中流动的血和在肺循环(小循环,从肺静脉回到左心房的静脉)中流动的血液。

当冠状动脉血管发生阻塞之后,会造成慢性心力衰竭甚至引起其它的全身性疾病。因此将阻塞后的冠状动脉恢复其功能是治疗的目的。早期临床上采用冠状动脉旁路移植搭桥术来治疗冠状动脉阻塞。近些年发展起来的心血管支架可以有快速有效地打通阻塞冠状动脉达到疏通的目的。这种治疗方法全称为经皮官腔内冠状动脉成型术,临床上直接将316L合金或者TiNi合金支架用球囊在堵塞部位撑开血管达到疏通冠状动脉的目的。概括来说这些支架可被分成两类:球囊式支架和自膨胀式支架。

2. 心血管支架

目前临床上将血管支架用在治疗冠状动脉阻塞、颈动脉狭窄、髋动脉狭窄、股动脉狭窄、锁骨下动脉狭窄、颅内动脉狭窄等领域。通常支架在植入体内之后能够满足基本的力学性能,起到疏通血管的作用。但是在长达10多年的服役期中支架会对血管内壁引起低剪切应力区,这些低剪切应力区的存在会使得血管产生内膜增生,甚至具有引起再狭窄的可能。通常金属裸支架再发生率为15%-20%,移植后三天普遍发生血栓。皇甫强(皇甫强 et al., 2006)等人利用钛合金设计了新型的高强度ß-TLM心血管支架,这种支架的变形量在15%-40%之间,Q值在0.86-2.62之间,且具有稳定性良好,高强度和生物相容性。黄楚波,敖宁建(黄楚波 and 敖宁建, 2007)等人设计了聚左旋乳酸(PLLA)材质的可降解冠状动脉支架,通过CAD进行设计,并用CO2激光器加工出可降解(降解期约为18-24个月)的冠状动脉支架。他们的研究通过增大梁宽和用圆弧连接支撑单元的设计可以提高支架的径向承受力。杨林松(杨松林 et al., 2006)等人通过合成聚对苯二甲酸丁二醇-co-聚对苯二甲酸环乙烷二甲醇酯-b-聚乙二醇嵌段共聚物,聚3-羟基丁酸-3-羟基戊酸酯,聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚伊乙二醇对苯二甲酸酯嵌段共聚物。通过明胶、多聚赖氨酸表面预处理后对三种材料进行犬血管平滑肌细胞的黏附生长的影响,这些工作为进一步研究其作为心血管组织工程载体材料的可行性奠定了基础。

2.1 机械性能

美国FDA对支架的力学强度和疲劳寿命等力学性能做了明确的技术要求。由于心血管支架置入之后约十年就要经受大概3.8亿次的血管收束脉动。这就要求心血管支架的设计在抗疲劳上达到较高的要求。心血管支架的结构设计要求满足最基本的力学性能之外、还要对其表面性能做出要求,常见的表面处理方法有抛光处理(电化学抛光方法)。天津大学的黄远等人(黄远 et al., 2003)设计了一种新结构的316L不锈钢心血管支架,利用激光加工和电化学抛光的方法去除尖角。通过3T3细胞和小鼠骨髓基质细胞培养以及人体外周血的溶血试验。实验组和对照组对比表明,细胞的形状和数量相同,其活性和生长未受支架影响,支架未能引起溶血反应,加工工艺合理,没有产生细胞毒性。季世委等人(季士委 et al., 2006)则采用直流电化学抛光的方法来进行316L不锈钢的心血管支架的精细加工,并通过平行试验得到了优化后的电化学抛光的参数。王小平(王小平 et al., 2007)等人利用新型可降解Mg金属血管支架做有限元分析,结果表明Biotronik公司的Mg合金支架能够达到20%的最大应变,超过了目前市场上提供的镁合金的最大延伸率。官邦贵等人研究了血管支架光线激光切割技术,通过调节激光获得聚焦透镜焦距及焦点位置、输出功率、切割速度、脉冲频率、脉冲宽度、辅助气体种类及压强等工艺参数对焊缝宽度和缝面质量的影响规律。结果表明:缝宽及辅助氧压的增大而增加,随切割速率的增加而减小。为研究血管支架在移入治疗中的塑性变形行为、利用有限元分析的方法对钴铬合金血管支架的特征模型和整体模型进行膨胀模拟实验。在模拟过程中发现支架在膨胀过程中出现轴向缩短,且轴向缩短率随径向加载外衣的增大而增大(宁静 et al., 2008)

血管支架文献调研 图三、Biotronik公司的两种单元闭合性和单元开放性的镁合金支架

血管支架文献调研 血管支架文献调研 图三、黄远设计的新型316L不锈钢心血管支架(上)(黄远 et al., 2003)、激光加工和抛光处理后的NiTi合金心血管支架对比(下)(季士委 et al., 2006)

2.2 支架结构对血液的流动性和表面压力的模拟影响。

由于血液管壁剪应力在管壁内膜增生过程中起着重要的作用,低剪切应力会促进内膜增生。因此当血管支架置入后通过模拟找到支架设计的低剪切应力区,并通过改进来提高血液对血管壁的剪切应力就能够抑制血管的再狭窄。梁栋科、杨大智(梁栋科 and 杨大智, 2006)Pro/engineer 2000i建立了四种支架模型,并通过CFX软件进行血液定长流和脉动流两种方式模拟计算发现,①支架植入使得附近血管壁存在明显的低剪应力区域,低剪应力的面积随着支架壁厚的增加而明显的增加。②通过模拟V型横向结构发现,这种结构也能明显的增加它的剪切应力区,但是其影响效果不如壁厚的影响效果明显。③当结构单元间距L<5*管壁厚度(thikness)时,支架胫之间将会形成流动停止区,并且没有分离再附现象。这些模拟结果和Nicholas等人(Benard et al., 2003)2003年所做的模拟结果相吻合。

3. 血液相容性、血栓问题(cyto-compatibility)、再狭窄问题

血管内支架作为一种异体物质,置入体内之后存在着明显的反应过程,主要表现在凝血系统的激活以及炎性标志物血清C-反应蛋白的显著升高。当血小板被激活之后,通过P-选择素可与白细胞上持续表达的P-选择素糖蛋白配合体1结合,黏附于白细胞形成聚集体。同时白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子等炎性细胞因子也大量的分泌(张选琴, 2009)

当心血管支架在血管之内撑开之后,材料与血液相接触,这样血液中的红细胞将会不同程度的破坏,破坏后的红细胞将会释放血红蛋白,发生溶血。血液相容性的问题可用溶血率实验来进行表征,胡军等人(胡军 et al., 2003)的研究通过比较测量各试样吸光度来表征血液的溶出率。实验中采用将试样、阴性对比样和阳性对比样的紫外吸收来表征溶血率。临床上将血容率小于5%的材料才能用到临床实验。

血管支架文献调研 血管内支架置入术自20世纪80年代应用于临床以来,得到迅速发展和应用,目前已经成为急性心肌梗塞后的心肌血运重建的主要手段。心血管疾病介入治疗之后的再狭窄(Restenosis)问题是临床上亟需解决的一个难题。王新宇的工作通过多层螺旋CT冠状动脉造影技术做了心血管支架置入后的血管再狭窄(王新宇 and 周鹏, 2009)

张选琴(张选琴, 2009)通过脑电图的方法研究了临床上颈内动脉狭窄血管支架置入后的血管再狭窄和脑电图的变化。这样就找到了一条安全、有效地评估颈内动脉狭窄血管置入支架后的方法。

4. 表面涂层改性技术

常见的表面改性技术是通过在心血管支架上面涂一层涂层来改善金属支架材料的一些生物学性能。

常见的有(王新宇 and 周鹏, 2009)⑴、无机材料涂层支架:包括类金刚石(Diamond-like stent)、碳化硅涂层(Silicon carbide)、陶瓷、碳分子等涂层支架。由于金属支架的表面电位较高这就会造成血液中的负离子吸附,如血小板和纤维蛋白原,这样就比较容易引起血栓的形成。从理想的方面来看,支架材料应当具有半导体性,这样就能够补偿电荷的转移。刘恒全(刘恒全 et al., 2008)等人研究了通过血管支架表面沉积Ti-O薄膜的力学性能。发现用非平衡磁控溅射法在心血管支架上制备Ti-O薄膜,研究了支架表面薄膜厚度,内外表面薄膜差异级两种变形方式下的薄膜的力学性能。

⑵、高分子涂层支架:高分子涂层具有更大的柔韧性和良好的生物相容性。其柔韧性可以抵抗由于支架撑开而带来的变形,并且不会造成血管的破裂。同时良好的生物相容性可以抵抗血栓的形成。

⑶、放射性血管支架:放射治疗可以有效的破坏细胞周期上调蛋白,减慢或者终止细胞增生,减少再狭窄的发生。目前所采用的放射方法有放射性线源或仔源,放射性液体灌注球囊等(张选琴, 2009)

⑷、药物涂层支架:主要有两类一类是肝素为代表的抗血栓药物,一类是抗组织增生的药物。通常的药物涂层有两类方法,一类是支架本身像海绵一样吸附药物。一类就是支架本身和药物以化学键的形式结合,通过将支架植入到相应的生理环境之后,药物通过与血液作用来达到缓释的效果。关于药物缓释的研究,比较重要的是三个方面,①像药物的选择。②药物和动物实验。③药物的临床试验。目前的研究室在临床上有雷帕霉素和紫杉酮的使用才能够起到支架再狭窄的显著效果,虽然这种药物缓释涂层支架没有从根本上解决再狭窄的问题,但是在一定程度上使再狭窄的问题得到解决(Schwertz and Vaitkus, 2003)

除了常见的涂层载药思路之外,东南大学的顾中兴则采用激光加工技术在心血管支架表面加工30-50μm的微孔,用这些微孔来作为潜在载药的位点(顾兴中 and 倪中华, 2007)

血管支架文献调研 图三、顾兴中等人加工的新型表面微孔心血管支架

6.表面蛋白涂层和基因表达涂层

Klugherz BD等人研究了这两种研究很好的提供了一种蛋白在金属材料表面涂层的方法。周晓红(周晓红 et al., 2006)等人利用这种方法的在不锈钢冠状动脉支架表面交联蛋白涂层,并在采用双官能团偶联剂将抗DNA抗体通过化学键偶联在蛋白涂层上面,再与表达绿色荧光蛋白的质粒DNA免疫偶联。该研究在金属冠状动脉支架上面用化学和免疫偶联携带质粒基因,实现了细胞培养中的局部表达。

5. 临床研究进展及理想心血管植入支架

由于冠状动脉的小血管和大血管具有不同的病变特点。张晓峰(张晓锋 et al., 2008)等人通过2005年8月到2007年8月间的临床研究发现冠状动脉小血管支架的植入成功率(97.14%)、预后与大血管支架组(成功率98.95%)无显著差异、可以安全的应用到冠状动脉小血管的病变移植。

理想心血管支架(王新宇 and 周鹏, 2009)应该具有相当的灵活性以便直接将其放置到任何病变冠状动脉部位。②同时应当具有良好的可视性以及在保证最小损伤下的支撑撑开能力。③在材料撑开之后的圆周上应当具有均匀分布的强度以及足够的刚性。④能够有效地减少急性血栓和炎症的反应。⑤置入之后不会发生心血管的再狭窄。

【注】:文中未标明出处的图片均来自于百度搜索。

参考文献:

Benard Nil, iens DiC and Donal E (2003) Experimental study of lam inar blood flow th rough an artery treated by a stent imp lantation: characterisation of intra-stent wall shear stresss. Journal. Journal of Biomechanics, 36.

Schwertz DW and Vaitkus P (2003) Drug-Eluting Stents To Prevent Reblockage of Coronary Arteries. The Journal of Cardiovascular Nursing 18:11-16.

王小平, 焦延鹏 and 崔福斋 (2007) 新型可降解金属血管支架的有限元力学分析. 机械设计与研究 23:59-62.

王新宇 and 周鹏 (2009) 多层螺旋CT冠状动脉造影评价心血管支架置入后血管再狭窄. 中国组织工程研究与临床康复 13:2535-2538.

宁静, 曾攀 and 雷丽萍 (2008) 血管支架膨胀过程中的塑性变形行为. 清华大学学报 48:781-784.

周晓红, 冷希岗, 宋存先, 刘兰霞, 杨菁, 张琳华 and 岳井银 (2006) 不锈钢血管支架蛋白涂层和携带质粒DNA 的研究. 天津医药 34:217-219.

季士委, 黄楠, 万国江 and 王凯 (2006) 316L 不锈钢血管支架材料电化学抛光工艺研究. 中国介入影像与治疗学 3:217-220.

皇甫强, 于振涛, 罗丽娟, 牛金龙, 张亚峰 and 贺新杰 (2006) 新型高强度钛合金血管支架的制备与性能研究. 稀有金属 30:125-129.

胡军, 张成鸿, 孔力 and 杨佩满 (2003) 几种血管支架材料与人体血液的生物相容性实验. 大连医科大学学报 25:288-288.

梁栋科 and 杨大智 (2006) 不同设计心血管支架的血流动力学分析. 生物医学工程学杂志 23:12411244.

刘恒全, 冷永祥, 王锦标 and 黄楠 (2008) 血管表面沉积Ti-O薄膜的力学性能. 材料科学与工程学报 26:602-607.

张晓锋, 史俊忠, 杜日映, 张学军, 卢敏 and 李盛U (2008) 冠状动脉小血管支架植入的临床研究 Chin J Cardiovasc Rehabil Med. 心血管康复医学杂志 17.

张选琴 (2009) 颈内动脉狭窄血管支架置入后血管再狭窄及其脑电图的变化. 中国组织工程研究与临床康复 13:3308-3311.

杨松林, 谷涌泉, 汪忠镐, 张建, 陈兵, 王连才, 姜明, 郑江红 and 刘庆阳 (2006) 三种人工合成可降解血管支架材料体外生物相容性及表面改性研究. 第二军医大学学报 27:400-403.

顾兴中 and 倪中华 (2007) 微孔结构血管支架的激光切割工艺. 华中科技大学学报(自然科学版) 35:143-147.

黄楚波 and 敖宁建 (2007) 可降解冠状动脉血管支架的设计与激光加工. 应用激光 27:224-227.

黄远, 田筝, 刘文西 and 张君奎 (2003) 加工工艺对医用心血管支架生物相容性的影响. 天津大学学报 36:374-379.

 

 


相关评论
  • 热点资讯
  • 新闻中心
  • 打破手机和PC的隔离 EMUI10多屏协同功能上线
  • 细数北马赛会纪录变迁,39年提高8分14秒
  • 《天气之子》:叙事不足就用“新海诚宇宙”来弥补
  • 摇摆不定?英国有意将授权华为建设英国5G网络
  • 5G来了!三大运营商明日统一开启商用计划
  • 站长QQ:点击这里给我发消息 投稿邮箱:tmwxw@sohu.com 
    免责声明:本站不排除个别作品来源于网络,如有侵权行为,请及时与本站联系,我们将立即删除!

    甘公网安备 62060202000077号

    工信部备案编号:陇ICP备17002721