心血管

张瑶俊:一文看懂生物可吸收支架,基本设计和主要类型

作者:南京市第一医院 张瑶俊 庞思 来源:中国医学论坛报 日期:2016-01-20
导读

         在冠心病介入治疗领域,从最初的球囊扩张成形术、金属裸支架置入、到药物洗脱支架(DES)置入的3次创新性变革,极大地提高了经皮冠状动脉介入治疗的安全性和有效性,使得这项治疗手段成为更多冠心病患者的理想选择。

        在融合最先进的治疗理念、优化医疗技术并应用于临床诊疗的道路上,科学家们从未停止探索的脚步。在冠心病介入治疗领域,从最初的球囊扩张成形术、金属裸支架置入、到药物洗脱支架(DES)置入的3次创新性变革,极大地提高了经皮冠状动脉介入治疗的安全性和有效性,使得这项治疗手段成为更多冠心病患者的理想选择。

        目前新一代生物相容性和聚合物可降解性DES已进入临床推广阶段,其疗效得到血运重建指南的认可,但是其置入后永久性的金属支架存留影响了血管的舒缩功能,阻碍了患者在同一病变处再次进行血运重建,且存在晚期金属支架断裂等风险,这些问题使得DES进一步改良的方向陷入瓶颈。然而,血管修复疗法认为,理想的冠脉支架应在置入早期能支撑血管,随后逐渐降解被完全吸收,最终恢复血管的自然形态和舒缩功能,这被认为可以有效减少支架内再狭窄和支架内血栓等不良事件。为了实现“冠脉正常化”的追求,科学家们对支架设计进行了革命性的创新。上世纪90年代Igaki-Tamai支架进入临床研究,这种螺旋Z字形设计的生物相容性可吸收支架(BRS)的问世给冠脉介入领域注入了新活力。此后,BRS产业研发和临床应用蓬勃发展,多样性设计的BRS成为冠心病患者的又一福音。

        一、BRS基本设计

        BRS骨架主要由聚合物和完全可降解金属合金两类材料构成。

        目前经美国食品与药物管理局(FDA)批准可用于人体的聚合物主要有聚左旋乳酸(PLLA)、聚乙醇酸、聚原酸酯、聚己内酯、聚乙丙交酯等。其中可塑性强、能够提供足够支撑强度、降解速率适当、置入人体后无毒副作用、且能在体内被完全降解的聚合物被认为是最理想的材料。当前BRS领域最常用的聚合物是PLLA,这是一种来源于可再生资源的材料,兼顾机械强度的同时具有良好的生物相容性,经过体内12~18个月的降解,最终通过三羧酸循环以二氧化碳和水的形式排出。

        以金属为基体的BRS也是研究热点,相对于聚合物支架,其径向支撑力更强、顺应性更好、且具有射线下不透光等独特优势。其中铁和镁金属支架因人体组织内相应的离子浓度较高,具有良好的生物相容性,仅引起轻微炎症反应,具有可媲美不锈钢和钴铬合金支架的结构强度和抗压性,以及较低的弹性回缩和扩张后缩短发生率,成为当前生物可吸收金属支架的主要类型。

        然而镁支架降解速度过快易导致径向强度的早期丢失,血管过早地失去支撑,易致再狭窄风险增加。以DREAMS1.0为例,支架骨架在置入体内3个月基本降解完全,而通过改变支架构型设计、调整合金成分等技术改进,DREAMS2.0降解时间有效延长至12个月。铁支架的支撑力较镁支架强,能够有效预防早期血管回缩,但铁支架的降解速度相对较慢(12~36个月),如何通过技术改进缩短铁支架的降解时间,是该支架能否从动物实验走向临床试验的难点之一。

        BRS携载的抗增殖药物,主要是普遍认可的紫杉烷类如紫杉醇,以及雷帕霉素类如西罗莫司、佐他莫司、依维莫司、拜尔莫司等。在药物控释方面,主要是将药物与聚合物混合后喷涂至支架平台,或者采用特殊的支架表面设计,可以不通过连接物质而直接包含药物。

        由此可见,BRS独特的技术优势依赖于其特殊的基础材料,在这类新型支架运用于临床之际,需要充分评估和分析特定的支架表面设计、涂层、携载药物和降解速度,降解过程中伴随机械丢失特性的安全性和有效性,以及相对于新一代金属DES的疗效优劣。

        二、BRS理论优势和材料学评估

        作为冠脉介入领域的历史性变革技术,BRS能起到早期支撑血管的作用,随后将病变血管从“金属牢笼”中解放出来,恢复血管的生理舒缩,使血管正性重构和晚期管腔扩大成为可能。特别是在分叉病变中,待支架丝完全吸收后,分支血管最终能够实现无支架拘禁。因此,在各种侵入性、非侵入性影像学评估和形态学评估中,大家将是否发生弹性回缩、分支血管闭塞或围术期心肌梗死等不良事件,以及支架是否完全吸收、血管舒缩反应是否恢复等视为重要的评价参数。

        例如,定量冠脉造影及多排螺旋CT冠脉断层扫描常被用来评价支架置入后的急性弹性回缩,即球囊在最大压力撑开支架或后扩张时的平均管腔直径与支架置入或后扩张结束时的平均管腔直径之差。支架晚期回缩主要是由支架降解速度相对过快造成,可以通过血管内超声(IVUS)、光学相干断层扫描技术(OCT)定量分析随访时与术后的支架面积差来评估。

        此外,BRS置入后血管舒缩功能的恢复标志着血管反应正常化,带来了冠脉血流和压力的变化。目前血管舒缩功能测定主要通过定量冠脉造影分析,以生理盐水注入后的冠脉管腔内径作为基线,分析内皮依赖性的乙酰胆碱和内皮非依赖性的硝酸甘油注入后的内径变化,若大于3%则认为血管舒缩功能恢复正常。

        支架的吸收过程在动物模型中直接通过组织学检测,而在临床研究中主要基于射频技术的血管内超声频谱分析虚拟组织学成像,测量随访时斑块大小和斑块成分较术后变化,间接反应支架吸收程度。BRS在通畅侧支血流的优势主要通过OCT及三维重建技术,进行可视化动态随访评估,随着可观察到的支架丝数目减少,支架逐渐吸收,管腔边界逐渐光滑。

        此外,当前BRS相对较厚的支架丝在术中易闭塞分支血管,导致围术期心肌损害甚至心肌梗死的风险增高。因此,临床通过血管造影评估术中有无解剖并发症(缓流或无复流、远端栓塞、术中血栓、夹层、侧支断流等),术前术后的心肌酶变化,患者胸痛症状以及心电图特征性变化来评估是否发生围术期心梗。

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