利用反向螺旋套管輔助的螺旋管彈簧式血管支架研究

郭紅

長沙衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院，湖南長沙410100

利用反向螺旋套管輔助的螺旋管彈簧式血管支架研究

郭紅

長沙衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院，湖南長沙410100

提出了一種螺旋血管支架，其基本原理是：一根細(xì)小矩形截面的彈簧鋼絲繞制成螺旋管狀，形成彈簧血管支架，假定該彈簧血管支架順時針繞制，一個彈簧管逆時針繞制，并剛好套住該彈簧，彈簧管與彈簧血管支架，兩者的彈力大小相等并且方向相反，在彈簧血管支架套入彈簧管后，兩者會合成為一根直的絲狀，當(dāng)彈簧血管支架塞進(jìn)血管到達(dá)目標(biāo)后，慢慢扯出彈簧管，彈簧血管支架就會還原成彈簧狀，成為彈簧血管支架。它具有以下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)簡單；材料普通；制造成本低廉；彎曲性好；導(dǎo)入血管時直徑很小；血管支架成型的長度可以根據(jù)需要而事先任意設(shè)定。

血管支架；自展型金屬內(nèi)支架；彈簧式血管支架

心血管疾病已經(jīng)成為人類健康的第一大殺手，血管支架是治療心血管疾病的重要方法之一。在進(jìn)入血管前，先將支架的植入時的外徑變成很小，以利于在血管中穿行，然后借助于醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的監(jiān)護(hù)，利用手術(shù)器械（如穿刺針、導(dǎo)管等），經(jīng)動脈將支架送達(dá)病變部位，然后撐開支架，從而使病變動脈撐開。血管支架經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，近些年，材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)方向，目前各類支架有十余種[1-6]，但主流結(jié)構(gòu)有以下3類：①熱記憶支架；②球囊擴(kuò)張型支架；③自展型金屬內(nèi)支架。

1　理想化的血管支架

目前各類支架都不理想，理想的血管支架應(yīng)該具有以下特征：①結(jié)構(gòu)簡單、材料普通，制造成本低廉；②導(dǎo)入血管時直徑很小，更容易送達(dá)病變血管處；③容易彎曲，即容易通過彎曲的血管；④到達(dá)靶血管時安放操作容易；⑤支架撐開的直徑可以根據(jù)需要而事先任意設(shè)定；⑥支架成型的長度可以根據(jù)需要而事先任意設(shè)定；⑦與人體可以友好相處，不會出現(xiàn)排異現(xiàn)象；⑧經(jīng)過設(shè)定的時間后，可以自動降解。

2　螺旋管彈簧式血管支架結(jié)構(gòu)和原理

利用反向螺旋套管輔助的螺旋管彈簧式血管支架(圖1為其示意圖)，以下簡稱為螺旋支架。其基本原理是：由一根矩形截面的細(xì)小彈簧鋼絲繞制成螺旋管狀的彈簧支架，假定該彈簧支架順時針繞制，一個套住彈簧的管子逆時針繞制（簡稱彈簧管），彈簧管與彈簧支架的彈力大小相等方向相反，在支架彈簧絲套入彈簧管后，兩者會成為一根直的絲狀結(jié)構(gòu)，簡稱彈簧合成絲，當(dāng)彈簧支架塞進(jìn)血管到達(dá)目標(biāo)后退出彈簧管，彈簧支架就會還原成彈簧狀，成為彈簧支架[7]。

在實(shí)驗(yàn)中，采用截面為1mm×0.3mm的不銹鋼彈簧絲，繞制成直徑為2.5mm的螺旋管，相鄰兩圈之間的間隙為0.5mm。理論上說，為了使彈簧鋼絲變直，應(yīng)該要套入一根反向螺旋的膠管，但實(shí)際上，套入一根直的橡膠管，成為直橡膠管與彈簧絲的合成管，也是可行的。因?yàn)橹毕鹉z管外徑為2mm，而不銹鋼彈簧絲只有0.3mm厚，所以橡膠管基本克服了彈簧絲的彈力，合成管的彎曲度很小，或者說曲率半徑很大，約10cm數(shù)量級。

螺旋支架的關(guān)鍵點(diǎn)之一是要考慮到進(jìn)入血管時的難易程度，注意到彈簧絲的截面為1mm×0.3mm，定義寬邊（1mm邊）與長度所形成的面為寬面，窄邊（0.3mm邊）與長度所形成的面為窄面，容易理解，彈簧絲在窄面的法線方向很難彎曲，而在寬面的法線方向很容彎曲，實(shí)際上，通過扭轉(zhuǎn)合成管可以調(diào)整寬面的法線方向，使得合成管可以在任何方向都很容彎曲，即，可以進(jìn)入到嚴(yán)重彎曲的血管。通過對動物心臟的植入實(shí)驗(yàn)，證明該螺旋管可以在血管中隨意彎曲，適應(yīng)對各種復(fù)雜走向的血管的植入。

3　植入過程

當(dāng)合成絲到達(dá)目標(biāo)位置后，需用一根鋼絲將支架彈簧絲推出，形成螺線管狀彈簧。在這步操作中，實(shí)驗(yàn)表明，如果將支架彈簧絲直接推出，因?yàn)樵搹椈山z會自行卷繞成螺線管狀彈簧，彈簧絲的尖頭有可能扎入血管壁，所以直接將彈簧絲推出是不行的，必須是邊旋轉(zhuǎn)邊推出。具體地說，在推出彈簧絲的同時旋轉(zhuǎn)彈簧合成絲，使螺旋彈簧的尖頭呈微量的退行旋轉(zhuǎn)，從而避免扎入血管壁。

圖1　螺線管彈簧式血管支架

4　與自展型金屬內(nèi)支架對比分析

自展型金屬內(nèi)支架，目前臨床應(yīng)用最廣、研究最為深入的主流支架。由此可知，螺旋支架如果能夠替代自展型金屬內(nèi)支架，實(shí)際上就成了最具有應(yīng)用價值的血管支架。自展型金屬內(nèi)支架，植入前被壓縮直徑，后導(dǎo)入至靶血管，然后撐開，支撐在血管內(nèi)。Gianturco stent自展型支架是用不銹鋼絲縱向折彎5～10個“Z”字形，并將其兩端焊接而成為管狀結(jié)構(gòu)；另一種Wallstent自展支架由不銹鋼絲編織成網(wǎng)管狀結(jié)構(gòu)，具有良好的縱向柔韌性，同血管壁貼切，但體積相對較大。螺旋支架相對于自展型金屬內(nèi)支架，可以進(jìn)行以下幾方面的對比，從而定性分析螺旋支架的優(yōu)勢。

4.1易彎曲性對比

自展型金屬內(nèi)支架的彎曲，無論是哪一種結(jié)構(gòu)，都是屬于整個管截面的彎曲，從管截面方向看，上下左右都有金屬絲在約束支架管的彎曲。

螺旋支架實(shí)際上就是一根金屬絲，顯然，在外力相等的前提下，相對于自展型金屬內(nèi)支架的管狀多約束而言，一根金屬絲更加容易彎曲。

4.2可制成的最小直徑對比

自展型金屬內(nèi)支架的結(jié)構(gòu)采用數(shù)個“Z”字形折彎，或者采用編織結(jié)構(gòu)，而螺旋支架僅僅是一根彈簧，所以螺旋支架結(jié)構(gòu)更簡單。換句話說，因?yàn)槁菪Ъ芙Y(jié)構(gòu)更簡單，所以直徑可以更小。

4.3可制成的最大長度對比

Gianturco stent自展型支架是用不銹鋼絲縱向折彎5～10個“Z”字形，這個長度是受限制的，而螺旋支架是一根彈簧，從理論上說，其長度是不受限制的。

4.4制造成本對比

自展型支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而螺旋支架結(jié)構(gòu)簡單，成本必然更低。從這4個對比看，螺旋支架全面優(yōu)于自展型金屬內(nèi)支架，可以替代自展型金屬內(nèi)支架。

5　與熱記憶支架對比分析

熱記憶支架的材料是由鎳鈦合金絲，制成彈簧狀螺旋結(jié)構(gòu)，鎳鈦合金絲0℃時很柔軟，相對于其他類型支架更容易穿過血管，當(dāng)達(dá)到變相溫度時卻很快恢復(fù)到彈簧狀。但是在導(dǎo)入時間稍長引起溫度升高，則會在到達(dá)病變區(qū)之前恢復(fù)彈簧狀，它雖然縱向靈活性及球囊擴(kuò)張性，但是其出血的發(fā)生率居各類支架之首。

它的優(yōu)勢很明顯：在植入前就是一根金屬絲，所以很容易導(dǎo)入血管，并且可以做成很小直徑的支架；它的劣勢同樣很明顯：如果在到達(dá)目標(biāo)之前就恢復(fù)了相變溫度，成為了彈簧狀，那對病人和醫(yī)生都是災(zāi)難。

螺旋支架相對于了熱記憶支架而言，保持了熱記憶支架上述的優(yōu)勢;克服了熱記憶支架上述的劣勢。螺旋支架沒有要求植入速度快的問題，可以從容地準(zhǔn)確地植入。

6　與球囊擴(kuò)張型支架對比分析

球囊擴(kuò)張性支架，這種支架屬于可控擴(kuò)張，到達(dá)靶血管后，擴(kuò)張支架直徑與血管直徑相匹配。它有兩種類型，第一種是“Palmaz stet，剛性，所以缺乏縱向靈活性而不易通過彎曲、畸形血管；第二種是鉭絲編織成管狀金屬網(wǎng)，機(jī)械柔軟性和放射密度高是其主要優(yōu)點(diǎn)，但鉭屬于稀有金屬，價格昂貴且貨源稀缺。

螺旋支架相對于球囊擴(kuò)張性支架而言優(yōu)勢是很明顯的，如：容易穿過各類彎曲、畸形血管；且材料普通、結(jié)構(gòu)和加工簡單、價格便宜。

7　結(jié)語

這種螺旋支架對比理想的血管支架的特征，基本上滿足了特征⑴～⑹，如果進(jìn)一步研究，制造出可以自動降解的，彈簧絲，就非常接近于理想的血管支架了。如果進(jìn)一步研究，產(chǎn)生有足夠彈性和足夠強(qiáng)度的可自動降解材料，就制造出可以自動降解的彈簧絲，這就非常接近于理想的血管支架了。

[1]吳遠(yuǎn)浩.可降解金屬血管支架研究進(jìn)展[J].中國材料進(jìn)展，2012,31（9）：27.

[2]黃楠.血管支架的國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)概況[C]//第二屆生物材料與組織工程產(chǎn)品質(zhì)量控制國際研討會論文集.北京：中國食品藥品檢定研究院，2011.

[3]羅平.血管支架的技術(shù)發(fā)展與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)狀況[J].科學(xué)導(dǎo)報，2015（16）.

[4]歐陽墉.管腔內(nèi)支架研究和開發(fā)的現(xiàn)狀及展望[J].介入放射學(xué)雜志，2013（6）：441.

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[6]Palmaz JC.intravascular stents:tissue-stent interactions and design considerations[J].AJR,1993，160:613.

[7]郭紅.《彈開式血管支架》，ZL2008 2 0006963.2.

[8]歐陽墉.管腔內(nèi)支架治療術(shù)后血液流變學(xué)變化[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué)：中國介入放射學(xué)，2008（4）：373.

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Research on Spiral Tube Spring Blood Vessel Stent Assisted by Reverse Screw Shell

GUO Hong
Changsha Health Vocational College,Changsha,Hunan Province,410100 China

The paper puts forwards a screw blood vessel stent,and its basic principle is that a tiny rectangular section spring wire is made as the spiral tube and forms the spring blood vessel stent,assuming that the spring stent wounds clockwise,a spring tube wounds counterclockwise around the system,and just entangles the spring,the elasticity of the spring and spring tube stent is equal in size and opposite in direction,after the spring of stent into the spring tube,the two will synthesize into one straight filiform,when the spring blood vessel stent reaches the target,the spring tube will be slowly pulled and the spring blood vessel stent will restore to the spring shape as the spring blood vessel stent,and it has the following advantages,the structure is simple,the material is common,the manufacturing cost is low;the bending property is good;the diameter of the lead in the blood vessel is small and the length of the stent can be arbitrarily set as desired.

Blood vessel stent;Self-expanding metal stent;Spring blood vessel stent

R7

A

1672-5654（2016）11（b）-0069-03

10.16659/j.cnki.1672-5654.2016.32.069

2016-08-12）

郭紅（1967.9-），女，湖南長沙人，副教授，研究方向：頜面修復(fù)。