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颅内动脉瘤辅助治疗材料支架的研究进展

发布时间:2019-03-26 10:35

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  随着磁共振血管成像等颅内血管检查技术的普及,颅内动脉瘤(intracranial,IA)的检出率逐年升高。在欧美国家,血管内介入治疗IA已成为首要选择;在我国,经血管内介入治疗的IA比例亦逐年增高。然而,一些体积较大以及形态或位置特殊的复杂IA,仍难以通过单纯弹簧圈栓塞彻底治愈。

  近年来,介入材料飞速发展,尤其多种颅内支架的研发使得复杂IA能够得到更好的治疗效果。不同类型支架因其形态结构的不同,有不同的适应证及特点,若选择不当,不仅不能起到良好的辅助效果,反而可能引起严重的并发症。笔者将目前常见的支架类型及新型支架综述如下。

  2001年,第一种自膨式支架Neuroform应用于辅助弹簧圈栓塞宽颈IA,使介入治疗IA的范围得到扩大。Neuroform采用开环设计,由激光雕刻的镍钛合金材料制作而成,主要由网丝、网孔及标记点组成。开环式支架每一节段均呈独立状态,孔径随着支架弯曲程度的增加而增加,因此具有良好的顺应性,亦具有更高的贴壁性及稳定性,更适合弯曲度大的血管。开环支架能够更好地覆盖瘤颈,但对弹簧圈的支撑力低于闭环式支架。当IA瘤颈处过于迂曲时,孔径过大,容易导致弹簧圈脱出,并且开环式支架一旦释放就难以回收,不利于调整支架的部位。由于开环式支架的特点,其适用于血管弯曲度较大的IA。对于需要使用“Y”形支架的动脉分叉部IA,由于开环式支架在血管弯曲处网孔较大,便于第2枚支架的释放,因而具有明显的优势。

  目前临床上常用的Enterprise和Solitaire支架均属于闭环式支架,由激光雕刻的镍钛合金材料制成。闭环式支架各部位受力一致,整体性更好。以Enterprise支架为例,该支架径向支撑力较好,当血管弯曲度达到90°时,支架中间部分才会开始扭曲并随着弯曲度的增加而逐渐加重。尽管跨越瘤颈的支架部分从圆形到椭圆形发生变形,直径变小,但支架网丝并未脱入瘤颈或瘤腔,支架的网孔大小并未因支架弯曲而发生明显变化,而且在释放小于自身全长70%的情况下可完全回收并调整位置,其缺点是在直径变化较大的血管(基底动脉、大脑后动脉等)中时,易发生移位。

  Solitaire支架即使在解脱后,仍可以回收撤出,其一侧完全开放,同时具有开环和闭环设计的优点,使支架更容易通过弯曲的血管,并能到达远端迂曲的血管,临床上主要用于缺血性卒中急性期的机械取栓。近来欧洲诸多研究中心用其辅助IA栓塞,因其可完全重复回收释放,并且有相对较高的金属孔率,具有较好的径向支撑力,在宽颈破裂IA的治疗上更有优势。有研究报道,Solitare治疗宽颈IA术后长期随访,其完全闭塞率为90.8%,再通率为2%。支架规格

  激光雕刻支架如Neuroform和Enterprise,使用超薄镍钛合金管由激光雕刻而成,专为IA介入治疗设计,镍钛合金激光雕刻支架是目前使用最多的支架。该类支架具有较高的血管顺应性,易通过迂曲的血管;有良好的柔韧性,不易发生形变;金属网孔大,避免闭塞侧支血管;且径向支撑力较好等特点。缺点是在置入过程中,因支架多为两侧头端才有标记点,使得支架整体显影差。

  LVIS支架是一款自膨式编织支架,目前已被广泛应用,金属覆盖率为23%,介于常规支架(6%~11%)和血流导向装置(30%~35%)之间,网孔直径为0.9mm,支架有4个标记点并全程可视。根据美国食品药品管理局的规定,LVIS可用于治疗未破裂宽颈IA(瘤颈≥4mm,体颈比<2),载瘤动脉直径为2.5~4.5mm。LVIS不仅有良好的贴壁性,而且可为血管内皮细胞再生提供很好的物理支撑。LVIS编织支架相较激光雕刻支架Neuroform(金属覆盖率11%)、Enterprise(金属覆盖率10%),具有更高的金属覆盖率,提供了更好的血流导向,促进IA闭塞。

  LVIS支架与血流导向装置比较,有相对较小的金属覆盖率,可以降低对IA附近分支血管血流的影响,降低缺血事件的发生率。在诸德源等应用LVIS支架治疗血泡样IA的报道中,预后良好率为92.9%,缺血并发症发生率为12.5%。还有一款小型号的LVISJr支架,适用于2.0~3.5mm的载瘤动脉,其金属覆盖率为12%~21%,特点是可以通过0.43mm(0.017英寸)的微导管,更易到达细小的载瘤动脉。LEObaby支架是一款低剖面自膨式支架,由0.056mm的镍钛合金编织而成,长度为12~35mm,可以治疗瘤径1.5~3.2mm的宽颈IA,在释放全长的80%内可完全回收。

  LEObaby可通过直径0.42mm(0.0165英寸)的微导管,使其更容易达到小血管。根据Maldonado等回顾性报道,Neuroform支架辅助栓塞IA,完全闭塞率为31.6%。Johnson等对100例患者的长期随访,使用Neuroform或Enterprise支架完全闭塞率为48%。相对较低的完全闭塞率可能是由于这些支架用于辅助栓塞更大、更复杂的IA。编制支架制作过程中,加入了可以显影的金属丝,使支架在释放过程中全程可视,更容易获得满意的释放位置。

  IA病变过程是载瘤动脉在血流动力学、管壁退化和炎性反应等诸多因素作用下,发生管壁再塑形,进而促进IA瘤腔形成、生长和破裂过程。随着血流导向装置及覆膜支架的研发应用,通过改善IA瘤颈局部的血流动力学,达到血管重建的目的,在一定程度上提高了IA完全闭塞率以及降低术后复发率,并得到了越来越多的认可。

  国外应用的血流导向装置主要有Pipeline支架和Silk支架两种,Pipeline支架系统简称PED,是一种由48支钴铬合金和铂钨合金编织成的圆柱形自膨式支架,长度为28~33mm,金属覆盖率可达到30%~35%,远超常规支架的覆盖率6.5%~9.5%。这种特性使PED能改变载瘤动脉的血流动力学,减少IA囊的流量,减小平均管壁切应力和促进IA内栓子形成。支架引起血管内皮化导致IA瘤颈处血管重建和瘤内栓子的再吸收,消除了占位效应。理论上,PED也可用于破裂IA、颈内动脉海绵窦段和床突段、后循环或前循环的终末血管的IA。

  PipelineFlex和Pipelineshield是PED的第二代产品。PipelineFlex采用了同上一代支架相同的材料和结构设计,不同点是其在释放全长的90%以内可完全收回,使支架释放的位置更易精确控制。支架型号的选择至关重要,应选择与载瘤动脉直径匹配的支架,因不理想的支架会导致瘤颈处过高的金属覆盖率,使支架发生移位。Pipelineshield采用磷酸胆碱涂层技术,磷酸胆碱可以抑制血管内皮增生。凝血酶生成试验证实,Pipelineshield较其他血流导向装置的栓子形成发生率明显降低,从而减少血流导向装置术后缺血事件的发生率。

  Silk支架是临床应用的第一款血流导向装置,由25%铂钨合金和75%钴铬镍合金,共48支微丝组成的自膨式编织支架,金属覆盖率为35%~55%。Shankar等报道,应用Silk治疗92例患者共103个IA,围手术期不良事件发生率为10.9%,致残率和致死率分别为8.7%和2.2%,术后1年随访预后良好率为96.5%。Lubicz等分析34例使用Silk支架的患者,显示其病死率为4%,复发率为15%。传统的血管内治疗IA不改变血流动力学,依赖弹簧圈栓塞密度,很难致密栓塞巨型和复杂IA,由于巨大IA内血流动力学复杂,传统支架辅助栓塞IA易导致IA复发或弹簧圈逃逸至载瘤动脉。此外,新型血流量导向装置FRED采用内层低孔率、外层多孔的双层结构,在微导管输送支架过程中,支架外层可减少摩擦力,而内层可以改变流向IA的血流,术后并发症为3%,无一例残疾或死亡。

  血流导向装置也有其缺点:第一,由于血流导向装置是通过改变进入IA内的血流,使IA内缓慢形成栓子,IA逐渐缩小达到闭塞的目的。在不使用弹簧圈辅助的情况下,无法实现立即闭塞IA,脆弱的IA有破裂出血或再次破裂出血的风险,术后应用的双抗药物也增加了出血风险。第二,血流导向装置较高的金属覆盖率,有引起瘤颈旁穿支动脉闭塞的风险。目前所报道的分支闭塞多是由于3枚以上支架的重叠置入所造成的。然而,目前多数学者认为血流导向装置不能用于后循环IA和血管分叉部位的IA。

  Tubridge支架是由我国科研人员研发的自膨式血流导向装置,其设计理念同Pipeline和Silk相似,金属覆盖率为20%~40%,在IA瘤颈处金属覆盖率为30%~50%,在其他位置处金属覆盖率为12%~20%。输送导丝的头端设计成“J”形,不易损伤正常血管。Surpass支架是一款网状编织支架,为了使支架在不同直径血管内有相近的孔密度,其设计支架直径为3mm和4mm时、有72支微丝;直径5mm时,有96支微丝,使支架孔的个数在每平方毫米有21~32个。Surpass无论何种直径血管网,都能保持相对一致的孔密度,较高孔密度和较低孔隙率(无金属覆盖面积/支架总面积)被认为有着更好的治疗效果。

  与PED相比有明显的优势:第一,Surpass长度可达50mm,在覆盖宽颈IA时,可用单支架完成,支架凸入IA内引起穿孔的风险有效降低。第二,Surpass支架膨胀时缩短率低。P64血流导向装置由64支镍钛合金和8个可视标记点编织而成,可提供的直径为2.5~5.5mm,长度为12~36mm,完全展开后仍能回收是一个明显优势。64支镍钛合金设计比常规血流导向装置拥有更高的金属覆盖率及更好的IA闭塞率。Briganti报道,P64较其他血流导向装置有着更高的治愈率及更低的并发症发生率,并且不易移位。

  Willis覆膜支架是由我国设计的一款特殊支架。应用覆膜支架既能保持动脉的通畅,同时消除血管内皮病理损伤。Willis由三部分组成:一个裸支架,一个可扩展的聚四氟乙烯薄膜,一个低压有弹性的球囊导管,形成“三明治”式结构。裸支架由激光雕刻钴铬超合金(微丝直径0.06mm)开环设计,聚四氟乙烯薄膜为30~50μm厚的管状结构,用特殊胶水粘在支架内层,球囊由高分子材料和5个阀门组成,支架直径3.5~5.0mm,长度7~19mm。因其独特的结构,灵活的球囊可保持一个相对较低的向外张力,防止损伤血管内膜。覆膜支架主要的并发症是薄膜破裂或皱缩引起的内漏,可能与血流动力学、支架与血管直径不匹配或薄膜皱缩等因素有关。随着技术的成熟,虽然内漏率已下降,但仍然是重要的并发症之一,其他并发症有栓子栓塞、支架内再狭窄或动脉闭塞。因此,需要合理使用抗凝药和长期抗血小板聚集药物治疗。一般来说,栓子栓塞并发症可能与支架过长或支架重叠有关,覆膜支架易导致IA周围穿支动脉闭塞也是其受制约的因素之一。

  JDBM是一款生物可降解新型支架,由钕、锌、锆三种元素加入锌合金中,有着适当的机械支撑和良好的耐腐蚀性,具有低弹性模量与良好的韧性。锌可被生物降解,且有良好的抑菌效果。

  pCONus是一种支架形的血管置入物,外形似由四朵花瓣构成的一朵花,可治疗瘤颈直径在4~14mm的宽颈IA。pCONus支架主要应用于分叉部宽颈IA,如大脑中动脉分叉部及基底动脉顶端动脉瘤。传统介入治疗分叉部IA多采用“X”形支架和“Y”形支架技术,需要置入1~2枚支架。相比之下,pCONus支架可提供相同的血管保护,但应用更少的金属材料,可减少栓子栓塞和支架内再狭窄的风险。pCONus支架更适用于治疗瘤旁有细小动脉的分叉部IA,降低闭塞小动脉的风险,并且不需要将微导丝和微导管送入这些动脉,避免刺破小动脉,引起出血。

  Comaneci支架由12支镍钛不投射合金微丝编织而成,通过直径0.53mm(0.021英寸)的微导管输送到病变部位,其金属覆盖率是可变的,在直径3mm的血管内金属覆盖率约为7.5%,单个网孔大小约1.44mm2。术者可以控制施加在瘤颈处的压力,调节扩张程度。Comaneci支架提供类似球囊扩张同样的效果,但不受时间的约束。Comaneci支架的标准长度为33mm,当在直径为4.5mm的血管中完全展开时,其缩短至20mm。ComaneciPetit为Comaneci缩短版,其在展开前长度为27mm,完全展开后在直径为3.5mm的血管中时缩短至10mm。

  血管内皮祖细胞是内皮损伤修复的原材料,主要参与血管损伤后的修复,缺血组织血管新生,减轻血管修复时的内膜增厚。治愈IA的关键不仅在于改变血流动力学,而且需要修复受损的血管内皮。血管内皮祖细胞捕获支架表面有多糖涂层,其可与抗人CD34抗体结合。支架置入后,吸引血循环中的内皮祖细胞与之结合,从而发展成为成熟的内皮细胞,修复IA瘤颈处受损的血管内皮。这种加速愈合的血管内皮可以降低IA复发风险,同时能够避免远期支架内栓子形成的风险。这一设计虽然尚处于实验阶段,但其为IA的支架治疗开拓了新的思路。

  虽然Y形支架能够顺利治疗部分血管分叉部位IA,但由于双支架使血管内金属覆盖率过高,增加了缺血性卒中的发生率。同时,这种技术操作相对复杂,释放第2枚支架过程中可能难以完全打开,或造成第1枚支架移位。PulseRider是一种专门用于血管分叉部位的自膨式支架,与传统支架相比,PulseRider金属覆盖率更低,大多数金属位于分叉部的瘤颈处。它能够重塑分叉处血管结构,保护分支血管的同时,能够为IA瘤颈处提供支撑力。PulseRider在解脱前可以完全回收,并能够旋转以适应载瘤动脉的形态。与Y形支架相比,这种装置操作流程简单、安全,不需要长期使用抗血小板聚集药物,费用也更低廉。由于PulseRider尚未广泛应用于临床,其辅助栓塞IA的远期效果仍需进一步探索。

  一种IA内扰流装置正在研发,由于这种装置留在IA内,因此可能不需要术后口服双抗药物,WovenEndo-Bridge和LunaAES这两款支架已经在早期临床试验中展现出良好的前景。WovenEndo-Bridge是一种瘤腔内扰流装置,呈密集编织微孔结构,由直径0.025mm的144支镍钛合金丝编织成单层网状结构,同两端的标记点形成椭圆形柱状结构,网孔大小为19~38μm。WovenEndo-BridgeDL作为第二代支架在第一代结构基础上,改为双层密网“桶状”结构,可更好地覆盖IA瘤颈,其直径为5~11mm,高度为3~9mm。与WovenEndo-Bridge相似,LunaAES同样是一种椭圆形的双侧镍钛合金双层网格结构,主要被设计应用于窄颈IA。

  对于大型、宽颈和复杂IA,支架辅助弹簧圈栓塞展示了广阔的应用前景。IA的治疗已从单纯瘤内栓塞、血管重建发展到了改善血流动力学的阶段。支架辅助栓塞IA或单纯支架治疗IA已得到公认。但支架置入术后需长期口服抗血小板聚集药物,导致出血风险、支架相关缺血并发症和IA复发的问题仍然难以解决,术后支架移位和支架内再狭窄的治疗也是一大难题,支架材料及性能的改进尚需很长的探索之路。不断涌现的新型支架为治疗IA提供了越来越多的选择,但疗效仍缺乏临床循证医学证据,新型支架的安全性和有效性仍有待于更深入的研究。

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