管腔內介入導絲制作技術與臨床現(xiàn)狀

羅 婷， 牛 猛， 曾延華， 李啟洋， 關霽航， 陳旭東， 徐 克

1 管腔內介入導絲起源及歷史發(fā)展

1964年1月16日，被視為介入醫(yī)學之父的美國醫(yī)師Dotter，首次為1例左下肢缺血壞疽而拒絕截肢的82歲婦女患者采用導絲引導下經(jīng)多個不同外徑的同軸聚四氟乙烯（PTFE）導管實施動脈擴張，使其下肢恢復了血流（圖1）［1］。這就是現(xiàn)在稱之為經(jīng)管腔血管成形術，也被視為導絲在血管內介入領域的第一次應用。

1979 年，德國放射科醫(yī)師 Grüentzig 等［2］在自制遠端端口閉合呈鈍頭、不能調整活動的球囊導管前端，附上一小段固定導向金屬線，使球囊導管安全地通過了血管腔嚴重狹窄部位，完成對冠狀動脈狹窄段的球囊擴張性治療（圖2）。這種固定在導管前端的導引絲，僅可提升球囊導管前行方向，事實上無獨立可操作性。然而卻提示：如能使這樣的方向導引功能與獨立操作性結合，將極大地改進血管內操作的操控性和導向性，并可以獨立可操控的導絲為先導進入血管管腔狹窄段，從而利于導入較大、較粗的導引導管及球囊，使之通過嚴重狹窄區(qū)域［2］，同時極大地提高血管介入手術安全性。1982年，Simpson等［3］報道第1例成功采用整體交換型（over the wire）球囊系統(tǒng)的病例，即通過可獨立操控的導絲與分離的球囊導管部件相配合，使導絲先經(jīng)管腔狹窄區(qū)域到達靶部位，繼而將套在導絲外的球囊導管經(jīng)導絲引入，使該導管順著導絲行徑置入。將導絲與導管在結構上予以分離、在物理構造上高度配合，達到導管易入順導絲送入的這一創(chuàng)新理念，極大地提高了臨床管腔內介入技術的可操作性和安全性?，F(xiàn)今，這種首先使導絲通過管腔到達靶部位，或讓導絲先在靶部位通過狹窄或病變區(qū)域，繼而再利用置入至靶部位的導絲導入導管或球囊導管的方法，已在臨床上廣泛應用［4］。

圖1 首次應用導絲完成的經(jīng)管腔血管成形術（引自參考文獻［1］）

圖2 Grüentzig等采用自制導絲完成的冠狀動脈狹窄段球囊擴張性治療過程（自左至右，引自參考文獻［2］）

就導絲在血管內介入作用而言，導絲與導管在操控上分離，不僅利于臨床實際操作，而且前端呈不同硬度和柔順性的導絲獨立先行探索和送入有助于提升對一些管腔嚴重狹窄情況操作的安全性。冠狀動脈導絲被視為治療所有冠狀動脈內狹窄的最重要工具。 “To treat it， you have to reach it”深刻表明了導絲在管腔內介入治療中的導引作用。目前認為，冠狀動脈導絲是導引導管通過冠狀動脈狹窄和迂曲靶病變的主要工具。

就設計和構造而言，這種導絲與導管套件在物理構造和制作上的分離，既可帶來臨床上導絲與導管獨立可操控性能上的改進，也為導絲和導管設計制作奠定了基礎，從而促進導絲和導管制作技術快速發(fā)展。僅導絲構造和材質變化就歷經(jīng)數(shù)個不斷變遷、不斷豐富過程，例如導絲內芯由最初單一不銹鋼絲，演變?yōu)榘膊讳P鋼彈簧圈的不銹鋼彈簧絲；導絲支撐內芯材質還可為鎳鈦記憶合金絲或不銹鋼與鎳鈦記憶合金絲對焊的復合金屬；導絲內芯外除了包覆金屬彈簧圈外，目前也有PTFE、聚氨酯、硅膠等包覆；近年為提升導絲與血液相容性，減少導絲表層摩擦系數(shù)及導絲對血管腔內壁刺激和損害，高吸水材料聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和馬來酸親水涂覆導絲已應用于臨床。這類新技術目前在國內也得到應用，如深圳麥普奇醫(yī)療科技公司面市的鎳鈦記憶合金內芯聚氨酯包覆超滑導絲及結合斑馬條紋要求和超滑性能為一體的新型斑馬超滑導絲。

導絲與導管物理及構造上分離理念，也為導管功能多元化帶來巨大變化，如導引導管、造影導管及微導管、球囊導管。僅球囊導管就歷經(jīng)外徑尺寸越來越小，球囊長度不斷改變和可曲性增強，順應性及非順應性優(yōu)化等種種改變，以及高壓球囊導管、切割球囊導管、可供冷凍球囊導管、藥物洗脫球囊導管等一系列分化和進步。目前各種精密制作的導絲不斷推出并有效地應用于臨床，使之能夠在管腔內快速抵達病變部位或管腔局部區(qū)域，這種制作上物理分離、作用上相互配合的有效結合，可使各種導管或管腔內器械在導絲的引導下送達相應部位，從而完成診斷和治療目的［5］。

2 管腔內介入導絲種類及特性

了解導絲構造結構、材料成分和表面狀況，是正確使用導絲、成功將導絲輸送至管腔內靶病變段或區(qū)域內必不可少的重要一步［6］。例如，遇到管腔迂曲嚴重或鈣化嚴重情況時，導絲可能形成彎曲且緊繃的襻，此時采用鎳鈦記憶合金內芯聚合物包覆的親水導絲則利于通過。然而，不適當應用聚合物包覆超薄親水涂層導絲，也會因給操作者造成對組織反饋阻力的直接觸感差、滑動性能強而導致穿破，形成假道［6］。

2.1 導絲內芯構成材料

導絲內芯是提供導絲鋼性強度、推進和扭控性能的主要部分。歷史上最初的導絲即為最簡單的實心鋼絲，一些以扭控和推送性能要求為主的導絲內芯由不銹鋼線材構成，其前端為梯度磨細狀，使之較為柔順，推送和扭控性能突出，適用于大管腔或大支架導入的硬導絲和要求導絲前端可突破管腔狹窄時的應用。一些要求通過迂曲部位較多的導絲，選用線材以鎳鈦記憶合金為主，其具有超彈性和形狀記憶性能，即使通過角度較小的迂曲也不會導致曲折變形，依然可回復到導絲原來形態(tài)，即抗扭曲和抗折性能突出。目前導絲內芯材料主要為不銹鋼線材和鎳鈦記憶合金線材。以超硬不銹鋼作近端、鎳鈦記憶合金作遠端的復合金屬內芯，則較好地結合了超硬不銹鋼所具有的扭控性、推送性及前端鎳鈦記憶合金的超彈性之優(yōu)勢。

2.2 導絲遠段形態(tài)及前端材質

導絲通?？稍诠δ苌蠀^(qū)分為后端推送段和前端柔順段。鎳鈦記憶合金超滑導絲的后端推送段通常為135 cm，前端柔順段為長達15 cm錐度變細段，賦予導絲前端柔順性。鎳鈦記憶合金與不銹鋼復合導絲也通常具有類似推送段與柔順段長度比。導絲制造過程中可將前端塑形為直頭，也可塑形為J彎，即呈輕度彎曲的 45°～90°或 180°，使導絲頭端易于直接進入側行血管，或配合導管導入側行血管。臨床上，尤其是在行冠狀動脈介入手術時，術者很多時候還自行將導絲前端再塑形至所需彎曲度。導絲內芯前端材質若為不銹鋼材料，易于以較硬的突破力穿過狹窄段，且觸覺反饋感覺較好；導絲內芯前端材質若為具有超彈性和記憶性能的鎳鈦記憶合金材料，則利于柔性探入狹窄段。由此可見，導絲前端內芯材質不同，賦予的性能也不同。

2.3 導絲包覆聚合物

近年來，采用彈簧包覆整段金屬裸導絲越來越少，取而代之的是在金屬線材表面包覆組織相容性和血液相容性更好的聚合物材料（以聚氨酯或PTFE及氟材料為主）［7-8］。這種通過聚合物包覆金屬線材的方法，不僅可取代以往彈簧圈對管腔內壁的硬接觸作用，而且能使導絲表面摩擦系數(shù)大為降低，還可通過聚合物表面涂制條紋或聚合物內添加顯影物質（特別是聚氨酯材料）增強整個導絲操作過程中的可視性。這在涂有條紋的斑馬導絲、聚合物PTFE包覆導絲和聚氨酯包覆導絲中尤為突出。這種表面包覆方式已在導絲設計和制作中得到越來越多應用。通常不銹鋼內芯導絲均外套有密繞的彈簧，而鎳鈦記憶合金內芯導絲外層由聚合物緊密包覆。

2.4 表面超薄親水涂層

為了改善金屬裸露導絲或聚合物包覆導絲在管腔內的通過性、對狹窄迂曲區(qū)域的導引穿過性能、與血液相容性等問題，普遍采用在導絲表面涂覆一層超薄高吸水材料，以實現(xiàn)導絲表面改性［9］。例如，將PVP或馬來酸等高親水材料緊密涂覆在導絲表面。這種厚度僅為10～20 μm的涂覆層，在離開液面時可快速干燥并恢復表面光滑，一旦接觸到血液和組織液便會立刻快速形成水膜層，可大大提升導絲表面與組織和血液的相容性能，從而改進導絲在管腔內通過性能。尤其是鎳鈦記憶合金超滑導絲，其內芯外包覆聚合物，表面磨擦系數(shù)極低，加上超彈性和形狀記憶性能，表面親水涂層后面對管腔嚴重迂曲、不銹鋼內芯導絲難以導入或導入中易引起導絲曲折變形情況時的通過性能，依然良好。

超薄親水涂層導絲近年在臨床上得以廣泛應用，但其與管腔內組織間磨檫系數(shù)極低，即使在抵近、進入狹窄部位或探入假道內，甚至穿透血管壁進入血管外時所帶來的觸覺反饋感受仍很低。這是一個值得特別關注的問題。對一些管腔嚴重狹窄或嚴重病變，務必在X線監(jiān)視下謹慎推進導絲，防止前端觸覺反饋感受差導致假道形成或血管壁穿通性損傷。

3 導絲臨床應用中的問題與對策

目前，管腔內介入導絲臨床廣泛應用中出現(xiàn)了很多值得制造商和手術者注意的問題。為數(shù)眾多的產(chǎn)品召回，反映出導絲制作上存在較多缺陷。導致這些缺陷及影響臨床應用的原因，可歸納為導絲制造選材問題、制造工藝問題和臨床使用問題。

3.1 導絲制造選材問題

導絲選材最突出是如何選用正確的內芯材料。導絲內芯是提供導絲推送性、扭控性和抗折性的主要構件，材料選擇不當或選擇錯誤可影響到導絲性能。最具代表性的是，經(jīng)頸靜脈置入中心靜脈插管套件時，既往不銹鋼導絲內芯常因壓迫出現(xiàn)彎折變形，難以推進和退出，或導致出血增加，而采用鎳鈦記憶合金作導絲內芯，由于具有優(yōu)良的超彈性和抗彎折性，就可消除導絲扭折彎曲而難以拔出問題。導絲內芯選擇的大致原則為：對于要求推送性、扭控性及前突性為主的導絲，其內芯選用不銹鋼材質；對于使用中涉及管腔操作迂曲明顯的導絲，選用抗扭曲性能良好并具超彈性的鎳鈦記憶合金材質作內芯；對于外徑細?。ā?.025英寸）的導絲，則選用鎳鈦記憶合金材質作內芯。

導絲選材問題上另一值得關注的問題是如何選用導絲包覆材料。這取決于對導絲性能的需求。對于要求推送性、扭控性及前突性能為主的導絲，包繞性能較硬的彈簧圈是很好的選擇；對于要求通過迂曲管腔性能較高、抗扭曲和彎折性能突出的導絲，應選用易實施親水超薄涂覆的聚合物外層包覆。

3.2 導絲制造工藝問題

導絲制造中最常遇到的問題是彈簧圈包覆導絲的表面包繞彈簧焊接牢固性不足和聚合物包覆導絲的外層包覆緊密性不足或污染，是導致導絲大多被召回的主要問題；其次是表面超薄親水涂層的脫落問題。

制造商在生產(chǎn)制造過程中通常通過工藝改進、嚴格產(chǎn)品檢測流程和完善產(chǎn)品質量，減少這些問題產(chǎn)品出現(xiàn)。例如導絲斷裂和彈簧圈脫落問題，可通過提升材料互焊強度或對焊段加用套接材料予以避免。導絲聚合物包覆層包覆緊密性不足問題，主要是采用了PTFE或其它氟材料熱收縮管等包覆牢固性差的熱收縮管再流變制作工藝的緣故（表1）。避免包覆材料脫落的方法，是盡可能使包覆層緊密結合在導絲內芯上，采用聚氨酯包覆材料結合擠出包覆工藝實現(xiàn)對芯絲緊密擠出包覆，或采用聚氨酯對芯絲緊密涂覆包覆［10］。采用這兩項工藝可生產(chǎn)出聚合物緊密包覆內芯的超滑聚合物包覆導絲、超滑斑馬導絲、超滑微導絲。

表1 導絲內芯與包覆材料包覆連接方式與包覆強度對比

對于親水超薄涂層問題，則可對基材作適當處理，再覆以超薄親水材料使涂覆層牢固（表2）。采用合適材料和工藝生產(chǎn)制作導絲，可最大限度地減少以上問題出現(xiàn)。

表2 親水超薄涂層異常情況處理對策

3.3 臨床應用問題

2015年11月23日美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）對眾多管腔內介入器械、問題產(chǎn)品召回進行分析，提出規(guī)范并指出臨床應用中需注意的問題及安全通告［11］。美國FDA分析指出，近20年來，金屬包覆聚合物、附以疏水或親水涂覆制作的管腔內介入器械在泌尿、消化、生殖、心腦血管領域得到廣泛應用，目前研究顯示聚合物包覆器械臨床應用獲益大于潛在風險。這些包覆在金屬線材管腔介入器械表面的聚合物和親水或疏水涂層，不僅可減少對血管及管腔的損傷，降低血栓發(fā)生可能性，還提升了器械的可操控性。然而由于存在手術復雜性、患者解剖變異、不適當應用及該器械設計制作上的缺陷或產(chǎn)品儲藏不當?shù)葐栴}，聚合物包覆層撕裂或脫落問題常有出現(xiàn)［11］。對此，美國FDA提別提醒導絲操作者在使用導絲前，應充分了解產(chǎn)品構造特性及適宜儲存方式、預處理方法和術中處理方法，以便正確應用導絲［11］。

此外，導絲應用中為避免出現(xiàn)導絲打結纏繞［12］、血管內臟損傷［13-14］、斷裂導絲滯留患者體腔［15-16］、涂層材料脫落引發(fā)或導致危及生命的血管腔阻塞［17］等常見并發(fā)癥，從操作技術角度，需注意以下幾項：①選擇導絲時其最前端應適合于病變［18］；②采用多種不同構造和性能的導絲組合完成介入手術［19］；③同時使用2種或以上導絲時，避免導絲產(chǎn)生過多旋轉和糾纏；④管腔呈直向時對彎曲或鈣化病變使用親水超滑導絲，可減少摩擦；⑤導絲在管腔內應可自由活動，應密切觀察導絲活動，保持導絲前端可見，遇導絲前端難以觀察時立即退回導絲，再緩慢使導絲進入，避免誤入可能發(fā)生的假道［20］；⑥導絲操作中須感知前端阻力，遇狹窄時可采用金屬硬頭導絲與聚合物柔性頭端導絲交換通過，避免不適當用力。鑒于目前管腔內介入用導絲構造、材質及性能特性各異，種類較多，導絲應用前經(jīng)過一段時間學習產(chǎn)品性能十分必要。

［參 考 文 獻］

［1］ Dotter CT， Judkins MP.Transluminal treatment of arteriosclerotic obstruction.Description of a new technic and a preliminary report of its application［J］.Circulation， 1964， 30： 654-670.

［2］ Grüentzig AR， Senning A， Siegenthaler WE.Nonoperative dilatation of coronary-artery stenosis：percutaneous transluminal angioplasty［J］.N Engl J Med， 1979， 301： 61-68.

［3］ Simpson JB， Baim DS， Robert EW， et al.A new catheter system for coronary angioplasty［J］.Am J Cardiol， 1982， 49：1216-1222.

［4］ 肖越勇.努力提高影像導引下個體化腫瘤介入治療效果［J］.介入放射學雜志，2016，25：371-373.

［5］ Kipling M，Mohammed A，Medding RN.Guidewires in clinical practice： applications and troubleshooting［J］.Expert Rev Med Devices， 2009， 6： 187-195.

［6］ Schneider P.Endovascular skills： guidewire and catheter skills for endovascular surgery［J］.J Vasc Surg， 2004， 40（Suppl）：597-615.

［7］ Gupta AK， Basappa H， Sadananda KS， etal.In vivo delamination of coronary guidewire polytetrafluoroethylene layer：a dreaded complication［J］.Indian Heart J， 2016， 68： 182-183.

［8］ Bagbanci S.Holmium： yttrium aluminum garnet laser and guidewires：is there a durability difference among guidewires against laser energy?an in vitro experimental study［J］.J Endourol，2017，31：528-532.

［9］ Chatterjee A，Brott BC， Foley R， et al.Safety of hydrophilic guidewires used for side-branch protection during stenting and proximal optimization technique in coronary bifurcation lesions［J］.Cardiovasc Revasc Med， 2016， 17： 456-462.

［10］ Wagner JR Jr.Handbook of troubleshooting plastic processes： a practical guide ［EB/OL］.http：//www.gbv.de/dms/tib-ubhannover/721207626.pdf，2012.

［11］ FDA.Lubricious coating separation from intravascular medical devices： FDA Safety Communication ［EB/OL］.https：//www.fda.gov/Safety/MedWatch/SafetyInformation/SafetyAlertsforHuman-MedicalProducts/ucm473924.htm，2015.

［12］ Cheng ST，Su CW，Liau CS，et al.Accordion stent deformation upon retrieval of a side-branch protective guidewire［J］.Acta Cardiol Sin， 2015， 31：568-571.

［13］ Azar RR.Diffuse coronary spasm in a patient with a recent stent［J］.JACC Cardiovasc Interv， 2010， 3： 459-460.

［14］ Stathopoulos I， Panagopoulos G， Kossidas K， et al.Guidewireinduced coronary artery perforation and tamponade during PCI：in-hospital outcomes and impact on long-term survival［J］.J Invasive Cardiol， 2014， 26： 371-376.

［15］ Khasawneh FA， Smalligan RD.Guidewire-related complications during central venous catheter placement：a case report and review of the literature［J］.Case Rep Crit Care， 2011， 2011：287261.

［16］ Horberry T， Teng YC， Ward J， et al.Guidewire retention following central venous catheterisation：a human factors and safe design investigation［J］.Int J Risk Saf Med， 2014， 26： 23-37.

［17］ Grundeken MJ，Li X，Kurpershoek CE，et al.Distal Embolization of Hydrophilic-Coating Material From Coronary Guidewires After Percutaneous Coronary Interventions［J］.Circ Cardiovasc Interv，2015，8：e001816.

［18］ Toth GG，Yamane M，Heyndrickx GR.How to select a guidewire：technical features and key characteristics［J］.Heart， 2015， 101：645-652.

［19］ Green P， Monga S， Ramcharitar S， et al.Tools and techniquesclinical.Update on coronary guidewires 2016：chronic total occlusions［J］.EuroIntervention， 2016， 11： 1077-1079.

［20］Etezadi-Amoli M，Stang P，Kerr A，et al.Interventional device visualization with toroidal transceiver and optically coupled current sensor for radiofrequency safety monitoring［J］.Magn Reson Med，2015，73：1315-1327.