急性缺血性腦卒中治療中直接抽吸取栓術(shù)的血流動(dòng)力學(xué)機(jī)電模擬研究進(jìn)展

史宇兵，李中健，楊洪義，孫靜，楊鋒，董靜，岳黎明，鄧國(guó)榮，袁瑞華，6，王海芳，7

急性缺血性腦卒中是常見的腦血管臨床急危重癥，其發(fā)病機(jī)制是血栓或者從病變的血管壁脫落的動(dòng)脈硬化斑塊造成腦動(dòng)脈急性閉塞，繼而引起遠(yuǎn)端缺血腦組織發(fā)生不可逆的生理病理反應(yīng)[1]。盡早除栓以開通阻塞腦血管對(duì)于提高急性缺血性腦卒中的治療效果具有至關(guān)重要的作用[2]。各種除栓方法中，以直接抽吸取栓術(shù)具有最優(yōu)的除栓效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性，所以其代表著該病臨床治療的發(fā)展方向[3-4]。當(dāng)前該技術(shù)在臨床上處于試用階段，制約其發(fā)展成熟及臨床推廣的瓶頸主要是對(duì)于所涉及的血流動(dòng)力學(xué)機(jī)制還缺乏深入理解。

機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)是血流動(dòng)力學(xué)研究中經(jīng)過(guò)大量驗(yàn)證被證實(shí)為成熟有效的研究方法[5]。當(dāng)前國(guó)際上已經(jīng)廣泛開展了對(duì)于直接抽吸取栓術(shù)取栓過(guò)程的模擬和相關(guān)取栓器材的性能評(píng)價(jià)及比較分析，國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)研究的報(bào)道。為了促進(jìn)國(guó)內(nèi)在該研究領(lǐng)域的發(fā)展，本文回顧了當(dāng)前國(guó)際上采用機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)對(duì)抽吸取栓過(guò)程的血流動(dòng)力學(xué)進(jìn)行基礎(chǔ)研究的相關(guān)研究進(jìn)展，希望以此促進(jìn)直接抽吸取栓術(shù)的發(fā)展成熟，提高我國(guó)急性缺血性腦卒中的治療效果及可靠性、安全性。

本文創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）總結(jié)了國(guó)際學(xué)術(shù)界關(guān)于急性缺血性腦卒中治療所采用的機(jī)械取栓術(shù)的發(fā)展，指出直接抽吸取栓術(shù)代表了該領(lǐng)域的發(fā)展方向。（2）較全面地回顧了國(guó)際上應(yīng)用機(jī)電模擬實(shí)驗(yàn)研究機(jī)械取栓術(shù)（尤其是直接抽吸取栓術(shù)）的研究進(jìn)展，從不同取栓術(shù)的比較、不同抽吸取栓系統(tǒng)的性能比較、導(dǎo)管頭的設(shè)計(jì)、抽吸操作模式的研究以及模擬血栓的制備等方面較詳細(xì)地介紹了該領(lǐng)域的研究工作。（3）點(diǎn)評(píng)了當(dāng)前相關(guān)研究中所存在的重臨床參數(shù)觀測(cè)、輕物理機(jī)制探究的不足，并對(duì)下一階段的努力方向提出了建議。

1 急性缺血性腦卒中的主要臨床治療方法

臨床上對(duì)于急性缺血性腦卒中的常用治療方法包括靜脈溶栓治療和微創(chuàng)介入機(jī)械取栓治療。使用重組組織型纖溶酶原激活劑（rt-PA）進(jìn)行靜脈溶栓治療是目前獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的作為唯一1級(jí)證據(jù)推薦的治療方法，但是該方法的有效時(shí)間窗是在患者發(fā)病3 h內(nèi)（最多不超過(guò)4.5 h），而絕大多數(shù)患者從發(fā)病到送至醫(yī)院時(shí)，常已經(jīng)錯(cuò)過(guò)有效時(shí)間窗[1-2]。近年來(lái)介入治療在急性缺血性腦卒中患者中的應(yīng)用得到了快速發(fā)展?；谝幌盗信R床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)組織包括中國(guó)卒中學(xué)會(huì)、中國(guó)卒中學(xué)會(huì)神經(jīng)介入分會(huì)、美國(guó)神經(jīng)介入?yún)f(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)和指南委員會(huì)等均推薦對(duì)大血管閉塞6 h內(nèi)的患者施行機(jī)械取栓治療[1，6-11]。目前，可反映機(jī)械取栓治療發(fā)展里程碑的代表性技術(shù)是幾代取栓工具的革新，其中包括第一代Merci取栓器[12-13]、第二代Penumbra負(fù)壓抽吸取栓器[3，14]、第三代 Stentriever支架取栓器[3，12]。這些取栓工具均直接涉及機(jī)械部件與血栓之間的力學(xué)擠壓和嵌合作用，在操作過(guò)程中均很容易產(chǎn)生次級(jí)血栓碎塊脫落，堵塞下游更細(xì)的血管[12]。此外，遇到硬度大的血栓時(shí)，取栓操作常難以進(jìn)行。而最新一代的ADAPT直接抽吸取栓器針對(duì)性地解決了上述問(wèn)題[12，15-16]，其是在Penumbra負(fù)壓抽吸取栓器的基礎(chǔ)上，去掉了圓錐形分離碎栓頭，將更柔韌的大內(nèi)徑導(dǎo)管直接推送到血栓附近進(jìn)行抽吸，以提供足夠的抽吸力，進(jìn)而更快、更有效地吸出血栓。其操作過(guò)程完全基于抽吸作用而不是機(jī)械擠壓和嵌合，使用中也很少造成次級(jí)血栓脫落從而阻塞下游血管。另外，負(fù)壓抽吸不涉及第一代到第三代取栓器中的復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)，避免了機(jī)械故障影響手術(shù)的情況。因此，ADAPT直接抽吸取栓器與前三代取栓器相比，具有更安全、更可靠的天然優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前國(guó)際和國(guó)內(nèi)對(duì)于急性缺血性腦卒中的機(jī)械取栓治療基本采用第三代Stentriever支架取栓器或者最新的ADAPT直接抽吸取栓器，有時(shí)候兩者結(jié)合使用（稱為SOLUMBRA）[17]。對(duì)于支架取栓和直接抽吸取栓術(shù)的臨床使用效果，當(dāng)前研究一致認(rèn)為兩者的血管再通率沒(méi)有差別[4，18-23]；對(duì)于術(shù)后患者的神經(jīng)功能恢復(fù)，大部分研究認(rèn)為兩種方法的效果相近[4，19，21-23]；從安全性的角度來(lái)看，研究認(rèn)為直接抽吸取栓術(shù)優(yōu)于支架取栓[18]。另外，相比于支架取栓，直接抽吸取栓術(shù)可以明顯縮短手術(shù)時(shí)間[4，20-22]，取得更高的血管再通率[4，21-22]，而且每例患者可節(jié)省約20 000美元的治療費(fèi)用[4]。綜合考慮，直接抽吸取栓術(shù)比支架取栓無(wú)疑具有更好的臨床使用前景。

2 進(jìn)行直接抽吸取栓術(shù)中血流動(dòng)力學(xué)研究的必要性

有了廣泛而堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)研究，才能保障實(shí)際應(yīng)用的順利開展。為了推動(dòng)直接抽吸取栓術(shù)的發(fā)展，一系列的相關(guān)基礎(chǔ)研究成為研究人員必須著重和迫切進(jìn)行的工作，這包括直接抽吸取栓術(shù)中的血流動(dòng)力學(xué)分析、血栓的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及其對(duì)取栓過(guò)程的影響、介入導(dǎo)管的物理和化學(xué)性能及其對(duì)臨床操作的影響、臨床操作規(guī)程的優(yōu)化等。其中對(duì)直接抽吸取栓術(shù)中的血流動(dòng)力學(xué)分析和認(rèn)識(shí)直接決定了將如何對(duì)相關(guān)手術(shù)器材進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以及如何改進(jìn)臨床操作規(guī)程以提高手術(shù)效果，這也是最迫切需要進(jìn)行的重要工作。鑒于腦血管的狹小內(nèi)徑和復(fù)雜形狀以及導(dǎo)管介入操作的高精細(xì)度要求，采取直接對(duì)患者進(jìn)行在體試驗(yàn)并測(cè)量血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)是不切實(shí)際的?？尚械难芯糠椒òǎ海?）對(duì)患者的腦血管血流狀況和直接抽吸取栓過(guò)程建立數(shù)學(xué)模型，采用計(jì)算機(jī)仿真模擬其中的血流動(dòng)力學(xué)變化；（2）構(gòu)建符合患者腦血管血流狀況和特征的機(jī)電模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)來(lái)進(jìn)行體外模擬實(shí)驗(yàn)研究，用透明材料如玻璃管模擬腦血管的幾何形狀，在相應(yīng)的管路位置放置血栓塊及加裝流量和壓力傳感器和其他測(cè)量設(shè)備，以測(cè)量血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)和流場(chǎng)的變化情況。目前采用計(jì)算機(jī)仿真研究直接抽吸取栓過(guò)程存在較高的技術(shù)門檻，還沒(méi)有很多這方面的研究報(bào)道。本研究主要回顧和評(píng)價(jià)了應(yīng)用機(jī)電模擬對(duì)直接抽吸取栓術(shù)進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)的相關(guān)研究進(jìn)展。

3 采用機(jī)電模擬進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

取栓術(shù)的臨床應(yīng)用研究采用對(duì)患者的臨床觀測(cè)數(shù)據(jù)，因而直接反映了取栓操作的綜合治療效果，但是這些數(shù)據(jù)常是多因素混合作用的結(jié)果，而且不可排除不同因素之間的相互干擾，所以不利于對(duì)不同取栓操作進(jìn)行精確評(píng)估。這些因素包括：患者的個(gè)體狀況存在差異；數(shù)據(jù)常來(lái)自不同的治療機(jī)構(gòu)，存在治療水平、護(hù)理水平等方面的差異；即使在同一治療機(jī)構(gòu)內(nèi)，不同醫(yī)生的手術(shù)操作及效果也存在差異等。數(shù)據(jù)中存在的各種系統(tǒng)誤差在很大程度上影響結(jié)果的有效性。而采用機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)，可以通過(guò)控制機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，嚴(yán)格保證研究條件的同一性，從而消除臨床研究中的系統(tǒng)誤差。再者，機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)可以無(wú)限次重復(fù)，不同于臨床研究完全受限于患者入院治療的突發(fā)性。另外，臨床研究中測(cè)量器材的使用和放置位置相當(dāng)程度上受患者身體解剖結(jié)構(gòu)的限制，造成很多測(cè)量無(wú)法進(jìn)行。而在機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)中，可以根據(jù)研究需要在機(jī)電模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)上靈活地安裝各種測(cè)量設(shè)備和傳感器，有利于研究人員有效地采集到更多其所需要的數(shù)據(jù)[5，24]。

4 相關(guān)研究進(jìn)展

4.1 直接抽吸取栓術(shù)和其他機(jī)械取栓過(guò)程以及輔助操作比較的研究 由于機(jī)電模擬系統(tǒng)的上述優(yōu)點(diǎn)，研究者在機(jī)電模擬系統(tǒng)上對(duì)取栓術(shù)進(jìn)行了很多的比較分析[25-29]。TENNUCI等[25]在自建的機(jī)電模擬系統(tǒng)上比較了應(yīng)用4 F導(dǎo)管的直接抽吸取栓術(shù)、應(yīng)用一種由PEARCE等[30-32]發(fā)明的GPTAP導(dǎo)管頭的直接抽吸取栓術(shù)以及基于Solitaire自膨支架的支架取栓術(shù)，結(jié)果表明，3種方法的血管再通率相近，直接抽吸取栓術(shù)所需的血管再通時(shí)間最短，采用4 F導(dǎo)管的直接抽吸取栓術(shù)造成較高的血栓碎塊脫落發(fā)生率。CHUEH等[26]在頸內(nèi)動(dòng)脈和腦中動(dòng)脈的機(jī)電模擬系統(tǒng)上對(duì)第一代Merci取栓器、第二代Penumbra取栓器、第三代基于Solitaire支架的支架取栓器、第三代基于Enterprise支架的支架取栓器、一種基于電致伸縮產(chǎn)生高頻機(jī)械振動(dòng)的波導(dǎo)探頭的取栓器進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，這些取栓器的血管再通率分別為67%、83%、100%、17%、0；第一代Merci取栓器產(chǎn)生了最少的大血栓碎塊。為了研究近端血流控制對(duì)取栓效果的影響，CHUEH等[27]在機(jī)電模擬系統(tǒng)上比較了球囊導(dǎo)管和抽吸作用對(duì)第一代Merci取栓器、第三代基于Solitaire支架的支架取栓器以及Trevor支架取栓器的取栓效果，認(rèn)為采用球囊導(dǎo)管可以極大地減少直徑超過(guò)1 mm的血栓碎塊的數(shù)量，而且抽吸作用會(huì)進(jìn)一步增大回流以減少遠(yuǎn)端血栓；在相同條件下，使用第一代Merci取栓器比使用支架取栓器需要進(jìn)行更多次的重復(fù)取栓操作。MOKIN等[28]在自建的機(jī)電模擬系統(tǒng)上研究了腦中動(dòng)脈M1和M2段栓塞情況下支架取栓結(jié)合常規(guī)導(dǎo)引導(dǎo)管、支架取栓結(jié)合球囊導(dǎo)管、支架-抽吸聯(lián)合取栓以及直接抽吸取栓術(shù)的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用支架取栓結(jié)合常規(guī)導(dǎo)引導(dǎo)管和支架取栓結(jié)合球囊導(dǎo)管的血管再通效果相似；支架-抽吸聯(lián)合取栓和直接抽吸取栓術(shù)的血管再通效果均明顯優(yōu)于支架取栓結(jié)合常規(guī)導(dǎo)引導(dǎo)管；支架取栓結(jié)合常規(guī)導(dǎo)引導(dǎo)管造成最多的血栓碎塊脫落。鈣化組織形成的腦血栓在急性缺血性腦卒中患者中比較少見，但是一旦發(fā)生則應(yīng)用現(xiàn)有的取栓術(shù)所能達(dá)到的血管再通率通常很低。為了比較不同取栓操作對(duì)于鈣化組織形成的腦血栓的取栓效果，JOHNSON等[29]用羊的松質(zhì)骨切塊混合羊的靜脈血凝組織做成模擬的鈣化血栓，用心血管手術(shù)中置換下來(lái)的鈣化主動(dòng)脈瓣膜和頸動(dòng)脈斑塊作為鈣化血栓的代表組織，通過(guò)顯微CT和組織學(xué)分析確認(rèn)二者具有相近的機(jī)械性能；在此基礎(chǔ)上模擬了鈣化血栓阻塞腦中動(dòng)脈M1段的疾病狀態(tài)，并比較了球囊導(dǎo)管結(jié)合直接抽吸取栓術(shù)、球囊導(dǎo)管結(jié)合支架取栓、球囊導(dǎo)管結(jié)合支架和直接抽吸組合取栓、無(wú)球囊導(dǎo)管的支架和直接抽吸組合取栓共4種操作的取栓效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，球囊導(dǎo)管結(jié)合支架和直接抽吸組合取栓是最有效的取栓方法。

4.2 不同抽吸取栓系統(tǒng)抽吸性能比較的研究 在直接抽吸取栓術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐中，抽吸系統(tǒng)所能提供的最大抽吸負(fù)壓和抽吸導(dǎo)管頭處產(chǎn)生的抽吸力對(duì)取栓效果具有直接的影響。如果血栓被直接吸入導(dǎo)管并沿導(dǎo)管排出體外，那么導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生的最大流量也會(huì)影響抽吸取栓的效果。為了評(píng)價(jià)抽吸取栓系統(tǒng)的抽吸性能，F(xiàn)ROEHLER[33]測(cè)量了三款負(fù)壓抽吸裝置（包括Penumbra公司的Max泵、Medallion公司的60 ml注射器、Control Medical Technology公司的Aspire泵）所產(chǎn)生的抽吸壓力及分別作用于不同導(dǎo)管（包括Penumbra公司的041、Ace 064導(dǎo)管，Stryker公司的Catalyst 6導(dǎo)管以及Medtronic公司的Arc 061導(dǎo)管）所產(chǎn)生的抽吸力和抽吸流量，測(cè)試介質(zhì)為水，結(jié)果表明，Aspire泵產(chǎn)生了27.58 in Hg（1 in Hg=3 376.85 Pa）的最高抽吸負(fù)壓；Aspire泵作用于Ace 064導(dǎo)管產(chǎn)生了最大抽吸力。NIKOUBASHMAN等[34]基于力學(xué)平衡關(guān)系推導(dǎo)了抽吸導(dǎo)管應(yīng)滿足的最小管徑公式，并與在豬身上進(jìn)行的28次測(cè)量數(shù)據(jù)的推算結(jié)果相互驗(yàn)證。但是該研究存在力學(xué)分析錯(cuò)誤，混淆了壓力值和壓力差值，所以結(jié)果的可靠性存在較大偏差。ALAWIEH等[35]回顧了194例使用Max泵和Engine泵的相關(guān)患者，這兩種泵均是Penumbra公司的產(chǎn)品，前者可產(chǎn)生的最大負(fù)壓為28.5 in Hg，后者可產(chǎn)生的最大負(fù)壓為29.2 in Hg，結(jié)果表明，在相似的臨床應(yīng)用條件下，Max泵需要（27±21）min完成血栓抽吸，抽吸操作平均需要重復(fù)（2.8±1.9）次；Engine泵需要（20±17）min完成血栓抽吸，抽吸操作平均需要重復(fù)（2.2±1.6）次；而兩者的并發(fā)癥發(fā)生率和術(shù)后出血率并無(wú)不同，由此證實(shí)了高抽吸負(fù)壓有利于提高手術(shù)效率。YAEGER等[36]用聚乙烯醇聚合物制作了人工模擬的血栓，在機(jī)電模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)上比較測(cè)試了幾種商用取栓抽吸泵（包括Penumbra公司的 Max泵、Jet Engine泵，Stryker公司的Stryker Medela Axs通用抽吸裝置以及Microvention公司的Microvention Gomco 405泵）和一個(gè)60 ml注射器作用于幾款大口徑灌注導(dǎo)管（包括Penumbra公司的Neuron Max 088、Jet7、Ace64、Ace68、3Max、5Max導(dǎo)管，Stryker公司的Axs Catalyst 6導(dǎo)管以及Microvention公司的Sofia Plus導(dǎo)管）所產(chǎn)生的抽吸力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Jet Engine泵所產(chǎn)生的抽吸負(fù)壓最大，為28.8 in Hg；Jet Engine泵作用于Neuron Max 088導(dǎo)管產(chǎn)生了各種組合中最大的抽吸力（32.12 gf，1 gf=0.009 806 65 N）；導(dǎo)管內(nèi)徑越大則產(chǎn)生的抽吸力越大。一些研究者進(jìn)一步將抽吸流量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。SIMON等[37]測(cè)試了Penumbra抽吸泵和一系列BD公司和Medallion公司生產(chǎn)的不同規(guī)格注射器作用于Penumbra公司的041、4Max、054、5Max導(dǎo)管以及一個(gè)導(dǎo)通鞘管所產(chǎn)生的抽吸壓力、抽吸力以及抽吸流量，用水作為測(cè)試介質(zhì)，結(jié)果表明，相同抽吸壓力下，導(dǎo)管內(nèi)徑越大則產(chǎn)生的抽吸流量越大；60 ml BD注射器產(chǎn)生的抽吸靜壓最高，為23 in Hg；60 ml BD注射器作用于導(dǎo)通鞘管產(chǎn)生了最大的抽吸力，為0.352 N。HU等[38]測(cè)量了Penumbra公司的Max泵在29 in Hg的抽吸負(fù)壓下作用于幾種不同導(dǎo)管（包括Penumbra公司的5Max、5Max Ace導(dǎo)管，Stryker公司的Dac 057導(dǎo)管以及Covidien公司的Navien 058導(dǎo)管）所產(chǎn)生的抽吸力和抽吸流量，測(cè)試介質(zhì)為水，結(jié)果表明，采用5Max Ace導(dǎo)管產(chǎn)生了最大抽吸流量（245 ml/min）和最大抽吸力（18.25 gf）。這些基礎(chǔ)研究提供了豐富的定量化知識(shí)以促進(jìn)取栓術(shù)的發(fā)展，但是部分研究結(jié)果存在差異，而且有些研究存在對(duì)研究對(duì)象認(rèn)識(shí)不清的問(wèn)題。如KALLMES等[39]指出，在相當(dāng)多的抽吸取栓過(guò)程中，血栓是被吸附在導(dǎo)管頭，隨著導(dǎo)管回撤被取出到體外的，而不是被直接抽吸進(jìn)導(dǎo)管排出體外的，所以比較不同泵和導(dǎo)管組合產(chǎn)生的抽吸流量并不具有很大的實(shí)際意義。TONETTI等[40]基于對(duì)464例行直接抽吸取栓術(shù)的患者的回顧性研究，指出選用不同的大口徑導(dǎo)管對(duì)于抽吸取栓術(shù)的手術(shù)效果影響不大，即分析單次操作血管開通率、血運(yùn)重建的TICI評(píng)分、術(shù)后90 d的改良Rankin量表評(píng)分、術(shù)后90 d內(nèi)死亡率等評(píng)價(jià)指標(biāo)均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯差異。

4.3 新型抽吸導(dǎo)管設(shè)計(jì)的研究 機(jī)電系統(tǒng)體外模擬研究在輔助新型抽吸導(dǎo)管設(shè)計(jì)方面也發(fā)揮了重要作用。PEARCE等[30-32]設(shè)計(jì)了一種在導(dǎo)管頭處形成螺旋流以實(shí)現(xiàn)非接觸式抽吸的抽吸導(dǎo)管，并命名為Gwen Pearce（GP）抽吸取栓器；其設(shè)計(jì)思路是在導(dǎo)管頭內(nèi)徑面用特制的鉆加工出螺旋形的凹槽，使得抽吸過(guò)程中在導(dǎo)管頭處形成較強(qiáng)的渦流，并借助于渦流實(shí)現(xiàn)非接觸式取栓；研究者認(rèn)為這樣可以達(dá)到和采用球囊導(dǎo)管一樣的減少遠(yuǎn)端血栓碎塊的目的。TENNUCI等[25]、PEARCE等[31-32]在機(jī)電模擬系統(tǒng)上測(cè)試了GP抽吸取栓器的流量特性以及產(chǎn)生的抽吸力，檢驗(yàn)了取栓效率和效果，評(píng)估了取栓過(guò)程對(duì)血管組織的影響，并與主流的支架取栓器和直接抽吸取栓器進(jìn)行了比較，最終得出了GP抽吸取栓器的性能優(yōu)于主流取栓器的結(jié)論。LONG等[41]介紹了一種名為R4Q的新型抽吸導(dǎo)管，并在機(jī)電模擬系統(tǒng)上測(cè)試了R4Q導(dǎo)管和一系列其他主流抽吸導(dǎo)管（包括Penumbra公司的Ace68、Ace064導(dǎo)管，Microvetion公司的Sophia Plus導(dǎo)管，Medtronics公司的Arc導(dǎo)管等）的流量特性和抽吸力；這些主流抽吸導(dǎo)管均是通過(guò)導(dǎo)引導(dǎo)管被推送到血栓處，而R4Q導(dǎo)管由一段短的前端抽吸導(dǎo)管和一條長(zhǎng)的不銹鋼控制絲組成，使用時(shí)通過(guò)控制絲將抽吸導(dǎo)管從導(dǎo)引導(dǎo)管中推送出去，使得抽吸導(dǎo)管的尾端和導(dǎo)引導(dǎo)管的頭端首尾相連，類似于伸縮式拉桿天線各段的連接方式；測(cè)試結(jié)果表明，在相同抽吸壓力等條件下，R4Q導(dǎo)管可以產(chǎn)生更大的抽吸流量；研究者還比較了在相同抽吸壓力下，使用R4Q導(dǎo)管和Ace 68導(dǎo)管所能產(chǎn)生的抽吸力，所測(cè)試的R4Q導(dǎo)管和Ace 68導(dǎo)管的導(dǎo)管頭內(nèi)徑分別為0.069英寸（1英寸=0.025 4 m）和0.068英寸，所產(chǎn)生的抽吸力分別為19.9 gf和17.4 gf；基于上述數(shù)據(jù)，LONG等[41]認(rèn)為R4Q導(dǎo)管優(yōu)于主流抽吸導(dǎo)管。

4.4 抽吸操作模式的研究 在機(jī)電模擬系統(tǒng)上進(jìn)行的抽吸操作模式研究也很有啟發(fā)意義。SIMON等[42]在機(jī)電模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)上將Penumbra 5Max抽吸導(dǎo)管連接在Penumbra抽吸泵上以吸除合成聚氨酯材料做成的模擬血栓，通過(guò)操縱Penumbra抽吸泵的抽吸壓力變化，比較了恒定抽吸壓力下和周期性脈動(dòng)抽吸壓力下的不同取栓效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，周期性脈動(dòng)抽吸壓力下的抽吸速度和血栓清除率均明顯優(yōu)于恒定抽吸壓力。ARSLANIAN等[43]進(jìn)一步通過(guò)機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在抽吸取栓過(guò)程中采用周期性脈動(dòng)抽吸壓力比采用恒定抽吸壓力能夠獲得更好的單次操作血管再通率，同時(shí)減少次級(jí)血栓脫落阻塞遠(yuǎn)端血管的發(fā)生。BERNAVA等[44]回顧性分析了85名患者進(jìn)行的100次直接抽吸取栓術(shù)的操作過(guò)程，發(fā)現(xiàn)當(dāng)血栓的長(zhǎng)軸和抽吸導(dǎo)管頭端的長(zhǎng)軸方向保持≥125.5o的角度時(shí)，取栓操作的成功率明顯提高，該發(fā)現(xiàn)對(duì)取栓術(shù)的方案設(shè)計(jì)和操作規(guī)范均有借鑒意義。

4.5 血栓特性的模擬研究 血栓是取栓操作的實(shí)施對(duì)象，所以對(duì)血栓特性的模擬是實(shí)驗(yàn)室研究的重要課題。CHUEH等[45]總結(jié)了人工合成血栓的常見制作方法，分析了制作材料的成分配比變化對(duì)合成血栓硬度和彈性的影響。YUKI等[46]制作了富含紅細(xì)胞的血栓和富含纖維蛋白的血栓，并在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上測(cè)試Merci取栓器對(duì)這兩種血栓的取栓效果，結(jié)果顯示，去除富含纖維蛋白的血栓需要更長(zhǎng)的時(shí)間，所能實(shí)現(xiàn)的血管再通率更低，而且取栓后實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的功能恢復(fù)結(jié)果更差。BRINJIKJI等[47]整理并分析了2005—2015年公開發(fā)表的文獻(xiàn)中關(guān)于急性缺血性腦卒中的相關(guān)數(shù)據(jù)，認(rèn)為血栓的組織病理特性與腦卒中的病因沒(méi)有聯(lián)系。JOHNSON等[48]制作了不同血小板含量和不同紅細(xì)胞比容的模擬血栓，并在機(jī)電模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)上分別進(jìn)行抽吸取栓和支架取栓測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，富含血小板而紅細(xì)胞比容低的模擬血栓難以通過(guò)抽吸和支架進(jìn)行取栓，而紅細(xì)胞比容高的模擬血栓容易在取栓過(guò)程中產(chǎn)生碎塊。

5 當(dāng)前研究存在的技術(shù)缺陷及將來(lái)的工作建議

機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)為取栓技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和深化積累了很多關(guān)于抽吸取栓過(guò)程的力學(xué)觀測(cè)信息，這些均是無(wú)法通過(guò)臨床觀察收集到的，這對(duì)于闡明取栓過(guò)程的血流動(dòng)力學(xué)機(jī)制具有很大的幫助。但是，當(dāng)前研究還存在著不少問(wèn)題?？傮w來(lái)說(shuō)，當(dāng)前的研究基本上局限于對(duì)抽吸取栓過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)階段，側(cè)重于對(duì)臨床可觀測(cè)變量（包括抽吸壓力、抽吸力的大小、抽吸操作所需時(shí)間的長(zhǎng)短、脫落血栓塊的多少等）的直觀測(cè)量以及基于這些數(shù)據(jù)所做出的對(duì)抽吸取栓效果的評(píng)估。這些工作缺少對(duì)于抽吸取栓過(guò)程的理性認(rèn)識(shí)層面的物理機(jī)制研究，如血栓的物理性質(zhì)（如黏度、表面張力等）以及抽吸導(dǎo)管的導(dǎo)管頭形狀設(shè)計(jì)如何決定了局部血流速度、壓力、剪切應(yīng)力的分布，從而影響抽吸過(guò)程中血栓、血流、血管壁以及抽吸導(dǎo)管間的力學(xué)相互作用等。另外，不同研究組的一些機(jī)電模擬體外研究結(jié)果之間以及一些機(jī)電模擬體外研究結(jié)果與臨床觀察結(jié)果之間還存在著結(jié)論不一致的現(xiàn)象（尤其是對(duì)于不同取栓方法的取栓效果比較）。從具體的研究工作角度來(lái)看，有些研究存在著對(duì)物理量的計(jì)量單位的描述錯(cuò)誤[38]；有些研究對(duì)基本物理量的含義認(rèn)識(shí)不清，如混淆了壓力和壓力差，因而所進(jìn)行的分析過(guò)程存在錯(cuò)誤[49]；另有研究者對(duì)于研究的推論過(guò)程缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性，如在相同抽吸壓力下采用更大口徑的導(dǎo)管獲得了更大的抽吸力，卻不恰當(dāng)?shù)貧w因于導(dǎo)管性能的提升[41]。一些研究工作也存在片面性，如評(píng)價(jià)抽吸系統(tǒng)的性能時(shí)單純強(qiáng)調(diào)了高抽吸壓力有利于取栓，卻忽略了高抽吸壓力可能對(duì)血管壁造成的機(jī)械損傷。針對(duì)這一點(diǎn)，RUSCH等[50]探討了取栓術(shù)對(duì)血管壁的損傷問(wèn)題，值得借鑒。這些均反映出該領(lǐng)域的研究工作還處于初期探索階段，還需要大幅度地改進(jìn)研究設(shè)計(jì)和提升研究質(zhì)量。

將來(lái)的研究工作可以考慮從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：（1）臨床研究者應(yīng)當(dāng)和工程研究者密切合作，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，促進(jìn)研究工作，同時(shí)避免一些彎路，如醫(yī)不知工造成的物理概念理解偏差和工不知醫(yī)造成的片面強(qiáng)調(diào)物理量（抽吸壓力、流量）數(shù)值卻忽略了多種生理過(guò)程的彼此關(guān)聯(lián)并對(duì)其他生理過(guò)程造成負(fù)面影響等。（2）進(jìn)一步定量化研究抽吸取栓的血流動(dòng)力學(xué)過(guò)程，考慮采用更精密的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)管抽吸頭作用于血栓的局部流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，以獲得更精確的流速分布細(xì)節(jié)，并以此推算流場(chǎng)的壓力分布、剪切應(yīng)力分布等，來(lái)增進(jìn)對(duì)血流動(dòng)力學(xué)過(guò)程的深入理解。具體方法包括采用顯微鏡和數(shù)字相機(jī)組合以放大局部流場(chǎng)視野，根據(jù)流體力學(xué)的動(dòng)力學(xué)相似性原理構(gòu)建放大的物理模型，用粒子影像測(cè)速儀（Particle Image Velocimetry）測(cè)量流場(chǎng)中特定剖面上的二維速度分布以及用激光多普勒測(cè)速儀（Laser Doppler Anemometry）測(cè)量流場(chǎng)中一系列具體位置點(diǎn)的三維速度分布等。（3）制作符合真實(shí)血管幾何形狀、管壁順應(yīng)性、與血栓接觸摩擦情況的透明或半透明血管模型，觀測(cè)血栓栓塞位置、側(cè)支循環(huán)狀況等對(duì)取栓過(guò)程的影響。（4）加強(qiáng)與計(jì)算機(jī)建模仿真技術(shù)的結(jié)合，用計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果來(lái)補(bǔ)充機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)因?yàn)閭鞲衅飨拗贫鵁o(wú)法測(cè)量到的信息，同時(shí)用機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果，二者相輔相成，共同發(fā)展提高。

6 小結(jié)及展望

綜上所述，近年來(lái)國(guó)際學(xué)術(shù)界應(yīng)用機(jī)電模擬體外實(shí)驗(yàn)來(lái)研究直接抽吸取栓術(shù)，突破了臨床觀測(cè)的局限性，獲取了大量表征相關(guān)血流變化特征的生理數(shù)據(jù)，豐富和加深了研究者對(duì)于抽吸取栓過(guò)程中血流動(dòng)力學(xué)的認(rèn)識(shí)，為臨床取栓操作的技術(shù)改進(jìn)提供了有益的指導(dǎo)。當(dāng)前的相關(guān)研究還存在著研究范圍和具體實(shí)驗(yàn)方法上的不足，下一階段的研究應(yīng)該以測(cè)量詳細(xì)的血流流場(chǎng)分布和分析其中的力學(xué)相互作用機(jī)制為努力方向，并采用更真實(shí)的血管模型以進(jìn)一步提高研究精度。這方面的研究和進(jìn)展必將有力地促進(jìn)直接抽吸取栓術(shù)操作模式的改良以及抽吸導(dǎo)管頭設(shè)計(jì)的優(yōu)化，進(jìn)而提高急性缺血性腦卒中的臨床治療效果。

本文文獻(xiàn)檢索策略：

本研究以“Direct Aspiration Thrombectomy”“Aspiration Thrombectomy”“Suction Thrombectomy”“Thrombus”“Clot Removal” “ Ischemic Stroke” “ Mechanical Thrombectomy”“in vitro Study”“Electric-Mechanical Analogue”作為關(guān)鍵詞，檢索了PubMed數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)從2000年至今的文獻(xiàn)。又用“缺血性腦卒中”“機(jī)械取栓”“抽吸取栓”“血栓”“腦血流”作為關(guān)鍵詞，檢索了中國(guó)知網(wǎng)從2000年至今的文獻(xiàn)。第一作者在過(guò)去的5年內(nèi)，多次到英國(guó)和中國(guó)所工作的大學(xué)圖書館，瀏覽了神經(jīng)介入和腦血管病方面的書籍以選取相關(guān)資料并仔細(xì)閱讀。在以上所獲得的文獻(xiàn)中，排除與本研究關(guān)聯(lián)度不高的文獻(xiàn)，共得到190篇文獻(xiàn)。在通讀這190篇文獻(xiàn)之后，圍繞本文的內(nèi)容選取了其中時(shí)效性較好（以近5年文獻(xiàn)為主）、研究質(zhì)量較高、表述清晰的文獻(xiàn)50篇作為本文重點(diǎn)引用文獻(xiàn)。

作者貢獻(xiàn)：史宇兵、李中健、楊洪義進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，撰寫論文；史宇兵、孫靜、楊鋒、袁瑞華進(jìn)行文章的可行性分析；史宇兵、李中健、楊洪義、孫靜、楊鋒、董靜、岳黎明、鄧國(guó)榮、王海芳進(jìn)行文獻(xiàn)的收集和整理；史宇兵、李中健、楊洪義、鄧國(guó)榮、王海芳進(jìn)行論文的修訂和英文的修訂；史宇兵、董靜、岳黎明、袁瑞華負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校；史宇兵、楊洪義對(duì)文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無(wú)利益沖突。