杏彩体育平台app·Memry：股腘动脉中的镍钛合金支架： 从机械角度

时间：2024-03-12 03:03:55 来源：杏彩体育官网app 作者：杏彩体育官网登录入口

　　血管内支架植入术因其微创性及可降低短期发病率和死亡率，已逐渐成为外周动脉疾病（PAD）的常用治疗方法。超弹性镍钛合金的机械性能在外周动脉支架的爆炸式增长中发挥了重要作用，现代支架表现出合理的弹性和耐用性。然而，在股浅动脉和腘动脉，即使是最新一代的镍钛诺支架，其临床效果仍有很大的改进空间。原发性动脉疾病的再狭窄和恶化往往会导致症状复发和再次干预，从而增加发病率和医疗支出。被认为与股腘动脉（FPA）支架失效有关的主要因素之一是下肢独特且高度动态的机械环境。临床和实验数据表明，FPA 在肢体屈曲时会发生显著变形。据推测，由于腿部和大腿的重复运动与动脉和支架之间的机械不匹配相结合，导致动脉和支架的机械损伤，因此许多现有支架设计无法适应这些变形可能是导致重建失败的原因之一。在本文中，我们将明确股浅动脉的支架植入所面临的挑战，并提供一个机械角度来分析，然后讨论目前的研究方向，这些方向有望更好地理解镍钛材料、支架设计的特点，并改进对股浅动脉生物力学环境的表征，从而促进为外周动脉疾病患者开发更好的支架。

　　股腘动脉（FPA）的慢性阻塞是外周动脉疾病（PAD）的常见原因。FPA 为下肢提供大部分动脉血供，起始于腹股沟韧带下方，作为股总动脉，然后在大腿近端分支成股浅动脉 (SFA) 和股深动脉。SFA 在内收肌裂孔（大收肌和股骨之间的腱通道）水平处过渡到腘动脉 (PA)。PA 穿过膝关节，然后分叉进入胫前动脉和胫腓干。在肢体屈曲期间，FPA 经历广泛的机械变形，扭曲、弯曲和压缩严重程度集中于内收肌裂孔周围区域和膝关节下方 PA 段。这些变形被认为在 FPA 壁损伤和血流紊乱中发挥着重要作用，而 FPA 是下肢闭塞性疾病发生和进展的关键因素。

　　多达 90% 的 PAD 病例归因于动脉粥样硬化，伴有或不伴有钙化。血栓栓塞现象也经常遇到，但最常见的是与急性下肢缺血有关，通常采用血栓清除和全身抗凝治疗。其他疾病也可能导致下肢动脉阻塞，例如动脉瘤或先天性卡压。动脉粥样硬化是动脉壁的一种慢性炎症性疾病，会经历多个阶段。它始于内皮损伤引发的病变，内皮损伤可由多种因素触发，包括机械应力、血流动力学紊乱、与危险因素相关的代谢紊乱以及不同的免疫或炎症过程，例如氧化应激升高。下一阶段涉及形成非临床显着的内膜增厚，可进展为血流动力学显着的纤维增生性粥样斑块，并最终发展为晚期闭塞性病变。晚期病变侵入动脉壁更深层，并具有复杂的结构，通常由胶原蛋白、弹性蛋白、平滑肌细胞、巨噬细胞、泡沫细胞和淋巴细胞组成的坚硬外层，以及可能含有脂质、坏死细胞或钙沉积物的核心区域。

　　与冠心病和脑血管疾病一样，外周动脉疾病（PAD）病变可以在很长一段时间内发展而不产生症状。随着病变的发展，动脉经常通过增加直径和壁厚来重塑，以平衡血流动力学剪切力和壁内应力，直到达到临界阈值并且直径无法进一步扩大。一旦出现这种最大代偿性扩张，额外的斑块生长会导致血管腔逐渐变窄。此时，通常开始出现临床症状，最常见的患者主诉是行走时下肢肌肉疼痛或无力，这种情况称为间歇性跛行。PAD 的严重程度和进展在很大程度上受全身性风险因素的影响，其中最主要的是吸烟和糖尿病。吸烟会通过对心血管系统的多因素影响（包括对内皮细胞的直接损伤）导致急性肢体缺血和动脉粥样硬化（PAD）更快地恶化。糖尿病患者在发病时往往病情更严重，包括更有可能出现缺血性溃疡或坏疽的慢性肢体缺血（CLTI）。糖尿病患者经常遭受严重的周向血管钙化和整个腹股沟下血管树的硬化，并伴有膝下小血管局部的闭塞性病变。

　　对于 CLTI 患者来说，早期干预至关重要，因为在没有血管重建的情况下，截肢的风险很高。尽管相当多的间歇性跛行的 PAD 患者可以通过保守的药物疗法和锻炼计划改善症状，但许多患者的病情最终会逐渐恶化。随着症状的恶化，多达 7% 的患者会要求进行某种干预，包括血管内治疗或通过手术搭桥进行血管再通。血管内介入治疗通常是首选的治疗方法，因为与搭桥手术相比，它具有微创性和更短的恢复时间。在血管内治疗过程中，通常是通过股总动脉或较少见的肱动脉或足动脉的接入点远程进入病变部位，然后进行球囊血管成形术，使斑块断裂并扩张动脉。较短的病变可仅通过血管成形术进行治疗，但在涉及复杂病变和限制血流的动脉夹层的情况下，会部署永久性金属网管（称为支架）以帮助维持动脉管腔通畅。或者，有时也会进行从动脉内壁刮除斑块的斑块旋切术，其据称具有减少斑块和减少支架置入的需求的优点。

　　血管内治疗和外科搭桥手术之间的选择通常涉及复杂的决策，其中包括动脉解剖结构、患者危险因素以及患者和治疗医生的个人偏好。重建方法的结果和持久性的一个关键因素是手术的适应症，与具有间歇性跛行适应症的患者相比，患有 CLTI 的病情更严重的患者表现出较差的重建通畅性和预期寿命。对于因间歇性跛行而需要重建的健康患者，预期寿命可能比 CLTI 患者长得多，因此无论选择何种血运重建方法都需要更高的耐用性。

　　在美国，PAD 的血管内手术数量持续增加，这是因为 PAD 患者人数增加，而且他们更喜欢恢复时间更短的微创手术。与开放手术相比，FPA 支架的通畅率仍然低于其他大多数动脉部位。与其他手术（如球囊血管成形术或开放式搭桥手术）相比，早期对第一代镍钛诺支架的研究并不能确定 PAD 支架植入术是否能改善临床疗效。最近，许多临床试验（大部分由行业支持）都声称基于 FPA 支架的血管内修复术的耐久性和通畅性得到了改善，12 个月的通畅率在 43% 到 90% 之间（表 1）。尽管近年来在纤维增殖性粥样硬化斑块支架植入术方面有所改进，但现有数据显示，搭桥手术仍然在再狭窄率和免重复干预方面具有更好的效果，并且在免截肢方面取得类似的结果。此外，对于支架内再狭窄（ISR）的内科介入治疗仍然不够理想，显示出高复发率。

　　针对不同动脉床设计的支架需要适应不同程度的变形，而在 FPA 中，这些变形是体内最严重的变形（图 1）。旨在量化弯曲肢体的复杂机械环境的研究可大致分为报告 FPA 基线变形的研究和由于肢体弯曲导致的支架 FPA 变形的研究。

　　图 1：尸体模型中肢体弯曲时 FPA 的变形。插入物显示内收肌裂孔处 (a) 和膝盖以下腘动脉段 (b) 处的动脉严重变形。插图 (c) 中提供了用于量化肢体屈曲时 FPA 变形的动脉内标记。

　　利用七具尸体和二维血管造影，对下肢的直立和弯曲形态进行成像，模仿行走、坐着和爬楼梯活动。测量了动脉弯曲和缩短，结果显示膝盖以下 PA 远端的 FPA 变形比更近端的 SFA 更严重。

　　使用三维成像技术测量肢体屈曲导致的FPA扭转。使用动脉侧支作为标记，跟踪FPA从仰卧位到胎儿位的变形情况，结果显示FPA扭转60° ± 34°，轴向压缩13% ± 11%。然而，扭转数值并未按动脉长度进行归一化处理。几年后，同一研究小组发布了经过归一化的数值，其中扭转角度为1.3 ± 0.8 - 2.1 ± 1.3°/cm，较高的数值出现在远端部位。

　　最近，随着动脉内标记物方法的引入，人们对屈曲肢体中动脉机械变形的真实严重程度的认识迈出了新的一步。定制设计的镍钛诺标记物（图 1c）在不干扰周围组织的情况下通过血管内方法植入尸体的肢体，用于测量肢体屈曲时动脉的轴向压缩、弯曲和扭转。标记对 FPA 变形没有明显影响，但却能进行精确和可重复的测量。与动脉侧分支相比，使用标记物的优点是分支通常很小并且难以使用临床 CT 或 MR 来识别，这使得 FPA 的大段具有未知的变形。此外，侧枝将动脉与周围组织拴在一起，从而在这些锚定点处产生较小的变形。最后，使用尸体可以测量纵向预拉伸，而如果不切除动脉，则无法量化这种预拉伸。标记法的这些优势使得我们可以评估原位预拉伸结构和无应力切除结构的轴向压缩，两者之间存在明显差异。

　　使用动脉内标记物测量的FPA变形比之前报道的结果大2至7倍。由于肢体屈曲，FPA的轴向压缩为9-25%，弯曲半径为8-27毫米；在不同姿势下，FPA的扭转角度为8-26°/cm。此外，FPA的变形被描述为沿动脉长度高度非均匀分布，在内收肌裂隙处和膝关节 PA 下方达到较高值--这是 FPA 病变的两个典型位置。

　　虽然支架设计对支架与动脉的相互作用影响深远，但人们对支架设计对肢体屈曲引起的 FPA 变形的影响了解不足。利用尸体、二维血管造影和部署在 FPA 不同区段的镍钛诺支架对支架引起的 FPA 变形进行了研究。报告的 FPA 轴向压缩率为 3-11%，弯曲角度为 4°-54°，具体取决于沿动脉长度方向的位置，远端观察到的数值更高。

　　采用相同的2D血管造影技术评估中支架状FPA的变形情况，最近研究人员也使用了相同的技术对每个安装支架的肢体进行了两次2D扫描。报道称，支架状FPA段的轴向压缩范围为3.1-8.5%，在支架的远端达到了9.3%。在支架段内部，弯曲半径根据位置的不同在135-22毫米之间变化，许多支架在弯曲的肢体中会发生皱曲。使用3D CTA测量了患者体内安装支架的FPA变形，并获得了类似的结果。最后，报告称，在支架存在的情况下，FPA的轴向压缩和曲率会发生变化，变化程度取决于支架的特性。没有发现任何研究探究带有支架的FPA的扭转情况。

　　使用灌注尸体模型、七种市售 FPA 支架设计（AbsolutePro、Supera、Innova、Zilver、SmartControl、SmartFlex）和动脉内标记法对支架 FPA 的轴向和径向压缩、弯曲和扭转进行了评估。数据显示，不同的装置设计在适应肢体屈曲引起的变形能力上存在明显差异，但没有一种装置能够适应所有变形模式，而不会限制或加剧支架段内外的基线.FPA支架断裂

　　FPA 的恶劣机械环境和每次肢体弯曲时发生的循环变形可能会导致支架支柱因疲劳而断裂。虽然大多数 FPA 再狭窄患者的支架没有断裂，但 PAD 支架断裂通常被认为与 PAD 修复通畅性差有关，因为它们在 FPA 中发生的频率高于其他动脉位置。研究人员评估了接受 SFA 支架置入术的 121 名患者的肢体，发现 37% 的病例（45 条腿）发生断裂。报告说，支架断裂的发生与支架的长度和植入的支架数量有关，在较长和重叠的装置中观察到更多的断裂。植入后 18 个月内支架断裂率为 4.1%。一些研究人员将支架的损坏程度分为五类，从单根支柱断裂到多根支柱断裂，导致支架两部分之间出现间隙。据报道，与轻微断裂的支架相比，较高类别的断裂导致的再狭窄和完全闭塞率更高。除再狭窄外，FPA 支架断裂还可能导致血栓形成、穿孔和支架移位，增加患者的发病率，甚至可能导致死亡。研究人员报告称，使用较新的第二代支架后，支架断裂率有所下降；但即使使用这些较新的设备，仍可观察到断裂。

　　支架断裂通常不被认为是导致支架内 FPA 再狭窄的罪魁祸首，但它很可能反映了 FPA 在支架处及其周围发生的严重、反复变形，这很可能是导致重建失败的原因之一。弯曲肢体的严酷机械环境能够使金属支架断裂，还会因 FPA 壁与设备的相互作用而导致动脉损伤，特别是如果该设备的设计不能适应肢体弯曲引起的变形的严重程度。

　　虽然许多生物因素也可能导致 FPA 支架置入术临床效果不佳，但机械支架特性和屈曲肢体的严酷生物力学环境似乎在影响装置与动脉相互作用方面发挥着重要作用。详细了解支架特性对于开发性能良好且能够适应下肢动脉独特的生物力学环境的装置至关重要。我们将从描述镍钛合金的独特特征开始，对这些特性进行综述。

　　目前，所有的 FPA 支架都是金属制造的，并永久性地留在动脉中，但用于下肢的新型生物可吸收聚合物支架的开发是一个正在积极研究的领域。所有金属制造的支架主要分为两大类--通常由不锈钢或钴铬合金制成的球囊扩张型支。