連續(xù)血管內(nèi)超聲評價完全可降解聚-L-乳酸支架置入豬冠狀動脈1 個月支架彈性回縮

吳軼喆 葛雷 沈靂 王齊兵 錢菊英 謝建 胡璽 葛均波

自2000 年 以聚-L-乳酸(poly-L-lactic acid，PLLA)為骨架的支架置入人類冠狀動脈以來，這種完全可降解支架已完成了長達(dá)10 年的隨訪。無論是Igaki-Tamai 支架(Igaki Medical，Kyoto，Japan)還是雅培公司的BVS 支架(bioresorbable vascular scaffold，BVS，Abbott Vascular，US)均顯示了良好的長期療效［1-6］。完全可降解PLLA 支架作為一種血管支撐物，在置入血管后早期可抵抗血管彈性回縮，在血管負(fù)性重構(gòu)完成后可完全降解為水和二氧化碳，從而使血管重回生理狀態(tài)，恢復(fù)自然的舒縮活動，消除血管炎癥［7］，具有良好的臨床應(yīng)用前景。然而，PLLA 作為一種聚合物，其結(jié)構(gòu)與金屬支架不同。這種聚合物支架是否會發(fā)生彈性回縮，能否提供與金屬支架同樣的徑向支撐力始終是研究者關(guān)注的問題。

XINSORB 支架系統(tǒng)(上海微特生物科技有限公司)是一種完全可降解球囊擴(kuò)張式支架系統(tǒng)。本研究選用EXCELTM支架(山東吉威醫(yī)療制品有限公司)作為對照，目的在于觀察前者的早期支架彈性回縮和支架貼壁情況。

資料與方法

一、實驗動物和實驗用支架

1. 實驗動物:小型豬共16 頭，每頭小型豬的體質(zhì)量為20 ～25 kg(雌雄不限)，由復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院實驗動物中心提供。動物實驗方案已得到復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院動物實驗倫理委員會通過，術(shù)中動物按動物實驗倫理對待。

2. 實驗用支架:實驗用支架包括兩種類型:EXCEL 支架和XINSORB 支架。兩種支架均為球囊擴(kuò)張式。

XINSORB 支架系統(tǒng)由上海微特生物科技有限公司提供。該支架系統(tǒng)由XINSORB 支架和輸送系統(tǒng)球囊導(dǎo)管構(gòu)成。XINSORB 支架由完全可降解PLLA 構(gòu)成并攜帶抗增殖藥物西羅莫司，支架梁厚度為150 μm，表面涂覆聚-D-L-乳酸(Poly-D-L-lactic Acid，PDLLA)，PDLLA 內(nèi)攜帶有西羅莫司并可控制藥物釋放速率。因支架本身在透視下不可見，故在支架兩端各設(shè)有1 個不透“X”線的標(biāo)記點，用于指示支架在血管中的位置。支架球囊兩端也各有1 個不透“X”線的標(biāo)記，利于支架釋放時定位。XINSORB 支架的規(guī)格為3.0 mm×15 mm。

EXCEL 支架購自山東吉威醫(yī)療制品有限公司，該支架以316 L 不銹鋼作為支架平臺，表面涂覆PLLA，攜帶西羅莫司。規(guī)格為3.0 mm×14 mm。

二、支架置入術(shù)和影像學(xué)檢查

1. 實驗分組:根據(jù)置入的支架類型，將實驗動物分為兩組:XINSORB 組(8 頭)和EXCEL 組(8頭)。

2. 支架置入術(shù):術(shù)前3 d 起給予拜阿司匹林100 mg/d 和氯吡格雷75 mg/d 雙聯(lián)抗血小板治療，直至術(shù)后隨訪時。采用氯氨酮10 mg/kg 和地西泮1 mg/kg 肌注麻醉，必要時靜脈追加3%戊巴比妥鈉1 ～3 ml。常規(guī)消毒鋪巾，穿刺右側(cè)股動脈，置入6 F鞘。經(jīng)鞘管給予肝素100 U/kg，送入指引導(dǎo)管行左、右冠狀動脈造影。通過即刻定量冠狀動脈造影分析選擇左前降支和右冠狀動脈近段或中段直徑為2.5 ～3.0 mm 且較為平直的血管段作為支架置入部位，隨機(jī)置入兩組支架，每支血管僅置入1 枚支架，如血管細(xì)小，則放棄對該支血管的支架置入。XINSORB 支架送入體內(nèi)前先將其浸沒于生理鹽水中10 s。按照支架/血管直徑比(1.1 ～1.2)∶1的比例，以球囊命名壓力8 ～10 atm(1 atm = 101.325 kPa)擴(kuò)張30 s 進(jìn)行支架釋放，記錄支架釋放的影像。退出球囊后重復(fù)造影，確認(rèn)無血管夾層和血栓形成、前向血流TIMI 3 級視為手術(shù)成功。

3. 定量冠狀動脈造影(quantitative coronary angiography，QCA):于支架置入后即刻和術(shù)后2 h、4 h、6 h 分別復(fù)查冠狀動脈造影，方法如前所述。所得冠狀動脈造影影像由獨立于本研究的分析人員在QCA 工作站(CASS Ⅱanalysis system，Pie Medical BV，Maastricht，The Netherlands)進(jìn)行分析，參數(shù)包括支架置入術(shù)前靶血管直徑、支架釋放時球囊直徑、支架釋放后即刻以及術(shù)后2 h、4 h、6 h 支架置入部位的管腔直徑。術(shù)后即刻支架內(nèi)無內(nèi)膜增生，因此此時的支架直徑可用管腔直徑替代。因術(shù)后4 周造影時支架內(nèi)已有少量增生內(nèi)膜，故不再計算術(shù)后4周的支架直徑。早期支架直徑彈性回縮量定義為支架釋放時球囊平均直徑分別與支架術(shù)后即刻、2 h、4 h 和6 h 支架置入部位直徑之差。早期支架直徑彈性回縮百分?jǐn)?shù)定義為支架直徑彈性回縮量與球囊平均直徑的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。

4. 血管內(nèi)超聲(intravascular ultrasound，IVUS)檢查和定量分析:采用iLab 血管內(nèi)超聲顯像系統(tǒng)(Boston Scientific，USA)，IVUS 導(dǎo)管為機(jī)械旋轉(zhuǎn)型的Atlantis 導(dǎo)管，可以30 幀/s 的速度成像。

支架置入術(shù)即刻和術(shù)后2 h、4 h、6 h 及術(shù)后4周時分別行IVUS 檢查。先經(jīng)冠狀動脈內(nèi)注入硝酸甘油200 μg，隨后將IVUS 導(dǎo)管送入目標(biāo)血管支架遠(yuǎn)端，緩慢自動回撤IVUS 導(dǎo)管(0.5 mm/s)。所有IVUS 影像資料均記錄保存并由獨立于本研究的分析人員進(jìn)行分析。

支架面積定義為支架梁管腔面所圍繞的面積。支架平均面積定義為支架內(nèi)近、中、遠(yuǎn)段各取一個截面測量所得支架面積的平均值。支架貼壁不良定義為IVUS 檢查發(fā)現(xiàn)一個或一個以上支架梁與血管壁發(fā)生分離，兩者之間存在明顯的間隙，在支架后方可看到閃爍的血流相，且發(fā)生部位沒有分支血管。早期支架面積彈性回縮量定義為術(shù)后即刻IVUS 所測量的支架平均面積分別與術(shù)后2 h、4 h、6 h 及術(shù)后4周時支架平均面積之差。早期支架面積彈性回縮百分?jǐn)?shù)定義支架平均面積彈性回縮量與術(shù)后即刻支架平均面積的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。

三、統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)均錄入SPSS 20.0 進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料以 珋x±s 表示，采用重復(fù)測量的方差分析方法對計量資料進(jìn)行統(tǒng)計分析;采用One-way ANOVA對單因素多組計量資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，如One-way ANOVA 拒絕無效假設(shè)，則采用Bonferroni 校正比較組間差異。以P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1. 總體研究結(jié)果:共有16 頭小型豬入選本研究，其中8 頭小型豬共置入XINSORB 支架16 枚(前降支、右冠狀動脈各8 枚)，另8 頭小型豬共置入EXCEL 支架16 枚(前降支9 枚、右冠狀動脈7 枚)。支架置入過程順利，術(shù)中無豬死亡。

2. QCA 分析結(jié)果:支架置入術(shù)前，兩組所選擇的靶血管直徑接近，均為2.6 mm 左右，兩組間無差異(P=0.56)。支架釋放時，兩組支架均按支架球囊所標(biāo)稱的壓力，以(1.1 ～1.2)∶1的支架/血管直徑比釋放支架。支架置入后，通過QCA 分析術(shù)后即刻、2 h、4 h 和6 h 的造影影像，可見這4 個時間點，支架直徑在XINSORB 組和EXCEL 組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。提示完全可降解XINSORB 支架置入豬冠狀動脈后即刻、2 h、4 h 和6 h，造影所見的支架直徑并不小于EXCEL 支架。進(jìn)一步計算并比較這4個時間點兩組支架的支架直徑彈性回縮量和支架直徑彈性回縮百分?jǐn)?shù)。XINSORB 組術(shù)后即刻、2 h、4 h和6 h 支架直徑彈性回縮量和百分?jǐn)?shù)分別為(0.05±0.06)mm、(1.72 ±1.78)%，(0.10 ±0.07)mm、(3.34 ± 2.43)%，(0.08 ± 0.06)mm、(2.59 ±1.89)% 和(0.09 ± 0.05)mm、(2.99 ± 1.69)%。EXCEL 組不同時間點該兩項指標(biāo)分別為(0.02 ±0.06)mm、(0.58 ± 2.02)%，(0.06 ± 0.10)mm、(2. 17 ±3. 30)%，(0. 07 ±0. 08)mm、(2. 19 ±2.72)%和(0.07 ±0.09)mm、(2.41 ±2.76)%。兩組間差異也無統(tǒng)計學(xué)意義。XINSORB 支架置入術(shù)后6 h 內(nèi)，支架直徑最大彈性回縮量為(0.10 ±0.07)mm，直徑彈性回縮百分?jǐn)?shù)為(3.34 ±2.43)%，略大于EXCEL 支架的(0.07 ±0.08)mm和(2.41 ±2.76)%，但兩組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，提示兩組支架在造影隨訪下置入豬冠狀動脈后6 h 內(nèi)直徑彈性回縮程度相似。

圖1 連續(xù)IVUS 隨訪完全可降解PLLA XINSORB 支架彈性回縮。圖A ～E 和圖F ～J 分別為IVUS 隨訪XINSORB 支架和EXCEL 支架彈性回縮情況

組內(nèi)分析，XINSORB 組術(shù)后即刻、2 h、4 h 和6 h 這4 個時間點間的支架直徑無統(tǒng)計學(xué)差異(P =0.82)，不同時間點間的支架直徑彈性回縮量(P =0.32)、百分?jǐn)?shù)(P =0.30)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。EXCEL 組術(shù)后即刻、2 h、4 h 和6 h 這4 個時間點間的支架直徑(P=0.82)、支架直徑彈性回縮量(P =0.42)和百分?jǐn)?shù)(P =0.42)差異也無統(tǒng)計學(xué)意義。提示在隨訪過程中兩組支架均未發(fā)生明顯的直徑彈性回縮。

3. IVUS 隨訪結(jié)果:完全可降解PLLA 支架的支架梁在IVUS 下表現(xiàn)為兩層平行的回聲，其后無聲影。而金屬支架能完全反射超聲波，故在IVUS 下可見支架梁后方的聲影。術(shù)后即刻、2 h、4 h、6 h 和4 周分別隨訪IVUS，XINSORB 和EXCEL 兩組支架梁均與血管壁緊密貼合，均未見支架貼壁不良征象。此外，術(shù)后4 周隨訪時，兩組支架內(nèi)均可見少量增生的內(nèi)膜(圖1)。

支架置入術(shù)后即刻，兩組支架平均面積接近(P=0.88)，提示基線條件一致。其后IVUS 分別在術(shù)后2 h、4 h、6 h 和4 周進(jìn)行隨訪，不同時間點時的兩組支架平均面積均相似，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。提示完全可降解XINSORB 支架置入豬冠狀動脈后即刻、2 h、4 h、6 h 和4 周，支架平均面積并不小于EXCEL支架。進(jìn)一步計算早期支架面積彈性回縮量及彈性回縮百分?jǐn)?shù)，在不同隨訪時間點XINSORB 支架面積彈性回縮量和百分?jǐn)?shù)均略大于EXCEL 支架。XINSORB 組術(shù)后2 h、4 h、6 h 和4 周支架面積彈性回縮量和百分?jǐn)?shù)分別為(0.05 ±0.13)mm2、(0.62 ±1.90)%，(0.04 ±0.35)mm2、(0.29 ±4.95)%，(0.22±0.46)mm2、(2.87±6.65)%和(0.31 ±0.27)mm2、(4.30 ±3.66)%。EXCEL 組不同時間點該兩項指標(biāo)分別為(0.01 ± 0.11)mm2、(0.04 ± 1.59)%，(－0.03 ±0.36)mm2、(－0.44 ±5.34)%，(0.08 ±0.23)mm2、(1.02 ±3.41)%和(0.10 ±0.22)mm2、(1.44 ±3.35)%。兩組間差異并無統(tǒng)計學(xué)意義。提示兩組支架在IVUS 隨訪下置入豬冠狀動脈后4 周內(nèi)早期支架面積彈性回縮程度相似。

組內(nèi)分析，XINSORB 組支架平均面積在支架置入術(shù)后即刻、2 h、4 h、6 h 和4 周均接近，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P =0. 78)，組內(nèi)比較這些時間點的支架面積彈性回縮量(P =0. 09)和支架彈性回縮百分?jǐn)?shù)(P =0. 49)，差異亦無統(tǒng)計學(xué)意義。組內(nèi)分析EXCEL 組在支架置入術(shù)后即刻和術(shù)后各隨訪時間點的支架平均面積(P =0. 87)、支架面積彈性回縮量(P =0. 26)和支架面積彈性回縮百分?jǐn)?shù)也無差異(P =0. 86)，該結(jié)果也與QCA分析一致，提示支架置入豬冠狀動脈4 周內(nèi)IVUS隨訪，兩組支架面積分別較各自置入后即刻相比，均未發(fā)生顯著縮小。

討 論

近年來完全可降解PLLA 支架已通過臨床隨訪顯示了不劣于傳統(tǒng)金屬藥物洗脫支架的療效，被譽(yù)為介入心臟病學(xué)史上的第四次革命性進(jìn)展［8］。PLLA 優(yōu)點在于良好的生物相容性、降解速度可調(diào)控、降解產(chǎn)物易于代謝以及材料易于消毒。然而，與金屬支架相比，聚合物支架最大的不足就是其機(jī)械特性。在相同的支架壁厚度下，聚合物支架無法提供與金屬支架相同的支撐力，并且更容易發(fā)生早期彈性回縮。早期研究表明，PLLA 支架可承受較高壓力而不發(fā)生塌縮，這種支撐力與普通不銹鋼支架相似，初步顯示在機(jī)械強(qiáng)度上，PLLA 用于制備冠狀動脈支架是可行的［9-10］。Rieu 等［11］在體外實驗中考查了17 種冠狀動脈金屬支架的機(jī)械特性，發(fā)現(xiàn)在30 kPa 壓力內(nèi)，已擴(kuò)張的支架無一發(fā)生顯著的變形;而在30 kPa 以上，部分支架已開始塌陷。由于這17種金屬支架均已有效用于臨床，Rieu 等認(rèn)為支架所能承受的最小塌縮壓至少為30 kPa。目前所使用的PLLA 材料所能承受的塌縮壓至少在200 kPa 以上，因此均能滿足用于冠狀動脈支架的要求［8，12］。

近年較為成熟、已用于較大規(guī)模臨床研究的PLLA 支架是雅培公司的BVS。Tanimoto 和Onuma等［13-14］通過對ABSORB 研究和SPIRIT 系列研究進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)BVS 置入人類冠狀動脈后早期彈性回縮程度略大于鈷鉻合金Xience Ⅴ支架，但該差異無統(tǒng)計學(xué)意義。早先的Igaki-Tamai 支架由PLLA 單纖維構(gòu)成，Tamai 等［1］用這種支架治療了19 處人類冠狀動脈病變，以不銹鋼Palmaz-Schatz 支架進(jìn)行對照，術(shù)后即刻和術(shù)后24 h 重復(fù)進(jìn)行了QCA 和IVUS檢查，未發(fā)現(xiàn)即刻支架彈性回縮，長期隨訪也提示兩者良好的遠(yuǎn)期療效。

本研究中的XINSORB 支架作為一種新的完全可降解PLLA 支架，不可避免地需要考查其彈性回縮的情況。造影隨訪發(fā)現(xiàn)，XINSORB 支架按球囊命名壓釋放能達(dá)到標(biāo)稱直徑，置入術(shù)后6 h 內(nèi)連續(xù)造影隨訪，支架直徑與EXCEL 支架相似，早期彈性回縮程度也與后者接近(2% ～3%)，兩者均未發(fā)生明顯彈性回縮。由于術(shù)后4 周隨訪造影時發(fā)現(xiàn)兩組支架內(nèi)均有不同程度的內(nèi)膜增生，故造影所見管腔直徑不能替代支架直徑。IVUS 可清晰顯示支架本身而不受新生內(nèi)膜影響，且可評價支架貼壁情況，故本研究除了QCA 外還同時采用IVUS 測量支架平均面積的方法來評價支架彈性回縮。IVUS 隨訪發(fā)現(xiàn)，兩組支架梁均與血管壁緊密貼合，未見兩者分離的影像，提示兩組支架完全擴(kuò)張，無支架梁塌陷或脫垂。術(shù)后不同時間點無論是支架平均面積，還是由此計算所得的支架彈性回縮程度，XINSORB 支架均和EXCEL 支架相似。XINSORB 支架彈性回縮程度隨著時間延長略有增大趨勢，但總體來講差異無統(tǒng)計學(xué)意義。雖然XINSORB 支架的彈性回縮程度略大于EXCEL 支架，在4 周隨訪時最明顯，但差異亦無統(tǒng)計學(xué)意義。IVUS 隨訪結(jié)果與QCA 一致。

目前認(rèn)為，影響可降解PLLA 支架機(jī)械性能和彈性回縮的相關(guān)因素主要包括材料本身的彈性模量和支架厚度兩方面。用于制備可降解支架的原材料必須要有足夠大的彈性模量，才能具備足夠的支撐強(qiáng)度，從而避免支架彈性回縮。如果彈性模量過低，在相同形變下支撐力小，無法完成對血管的支撐作用［15］?，F(xiàn)使用的PLLA 彈性模量為2.8 ～4.2 GPa，足以制備冠狀動脈支架。支架厚度也對彈性回縮有影響。聚合物本身機(jī)械性能有限，在厚度相同的情況下，聚合物支架的支撐力明顯弱于金屬支架。通過增加支架厚度，可使PLLA 支架達(dá)到與金屬支架相同的支撐力。通常來講，PLLA 支架厚度小于150 μm 則無法提供足夠的支撐力。另一方面，支架厚度也與再狹窄有關(guān)［16-17］，支架壁越厚，再狹窄發(fā)生率越高。因此，在支架厚度和徑向支撐力間應(yīng)仔細(xì)權(quán)衡。ABSORB 研究中使用的BVS 及本研究中使用的XINSORB 支架厚度均為150 μm。ABSORB 研究2 年隨訪結(jié)果顯示，BVS 內(nèi)晚期丟失和直徑再狹窄分別為(0.48 ±0.28)mm 和(27 ±11)%，與6 個月隨訪結(jié)果相似［5］。該研究結(jié)果表明，目前使用的PLLA 支架的厚度可能已經(jīng)是最優(yōu)化的結(jié)果。

到目前為止，BVS 仍然是唯一用于較大規(guī)模臨床研究的完全可降解PLLA 支架。具有類似結(jié)構(gòu)的XINSORB 支架置入豬冠狀動脈后未見早期支架彈性回縮，表現(xiàn)了良好的早期療效。下一步研究計劃是進(jìn)一步評價該支架的中、遠(yuǎn)期療效和安全性。在XINSORB 支架療效和安全性被確認(rèn)后，該支架將作為國產(chǎn)支架對同類進(jìn)口支架發(fā)起強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。

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