血管內支架的物理特性與臨床運用的相關性

　　 Dotter首次報告內支架治療血管栓塞性疾病的新方法以來，最近10年，各種支架研究、開發和臨床運用已廣泛的深入和發展。在治療血管疾患過程中，各種內支架的結構和物理特性直接關係到治療的成敗。如：血管內支架的環形張力不強，將導致膨脹不全而併發再狹窄甚至閉塞，需要進一步的再次球囊擴張或疊加支架和外科治療，甚至有報道超硬Palmaz支架在球囊不完全膨脹或外來壓力過大時治療後閉塞。業已證明：支架的穩定性與低柔韌性呈反相關，形態改變少、環形張力高上皮增值程度少而狹窄閉塞機會少。上海第十人民醫院介入科李茂全
　　現階段多數時候在臨床支架釋放時依靠手術者的個人經驗，少有學者系統研究血管內支架的基礎機械力學和物理特性對治療的影響。這些具體參數包括：支架的環形張力，即評價支架承受外加壓力的能力的參數，柔韌性和推送力，評價支架系統通過扭曲的血管內的重要指標， X線透過性，評價支架的定位和監督整個釋放過程的關鍵指標。
　　目前國內常見的支架以其材質可分為不鏽鋼和鎳鈦合金兩種。不鏽鋼彈簧鋼圈支架的包括：Palmaz支架（Cordis；Johnson和Johnson Warren，NT），Perflex支架（Cordis；Johnson和Johnson），和AVE橋支架類型（Arterial Vascular Engineering，Richmond，BC，Ganada），鎳鈦合金支架包括：Memotherm 支架（Angiomed/Bard，Karlsruhe，Germany），Symphony支架（Boston Scientific Vascular，Natick，MA），和S.M.A.R.T支架（Cordis；Johnson和Johnson）。另外Wallstent（Schneider，Zurich，Switzerland和Boston Scientific Vascular）。筆者綜合國內外文獻以常用的長度為4cm支架為例詳細敘述，以下3個基本的物理特性：支架環形的承受力或撐力，ii柔韌性，iii不透光性，以供國內同道在臨床治療時參考，同時依據物理特性和筆者微薄的經驗探討支架誤放和移位的處置。
　　一、支架的撐力
　　目前常見球囊自膨脹支架的支架圈的撐力祥見表1。其中AVE Bridge X支架的撐力在所有支架中最強，平均值是28.9N/cm直到塌陷。它的撐力比Palmaz支架強54％。但是Stephen報告10個AVE Bridge X支架中的3個在測試支架的撐力時塌陷折成兩半，而折斷處均為焊接中點，而相似嚴重的損壞在其他類型都未發現。AVE Bridge X支架的穩定性測定是以鋼絲出現折斷時為標準，且超過Palmaz支架的環形撐力的7％,但這種差別無統計學意義。但比較單位長度的支架的撐力時，Palmaz支架（125N/cm*g）相比較而言要優於常規AVE Bridge X支架（87N/cm*g），和超硬的AVE Bridge X（131N/cm*g）支架相似。組中的其他支架支架的撐力單位值介於75到99N/cm*g，支架的穩定性和撐力依賴於以下因素：1支架的設計方式；2支架的材料；3支架的重量；4支架的長度；5支架的直徑。由於所有球囊自膨脹支架組都用不鏽鋼材料組成，我們研究不同支架擴張到相同的直徑（8mm）的撐力，通過測量支架的撐力與支架的長度和重量關係，結論是支架的設計方式為造成支架撐力不同唯一因素。
　　表2給出的多種統計測試的結果在支架撐力在球囊自膨脹時P水平為。05。Palmaz大支架的撐力同Palmaz中等大小支架和Perflex支架比較有明顯差異。
　　二、環形耐受力/慢性擴張力
　　自膨脹式支架中，Wallstent的環形耐受力為0.39N/cm。Memotherm支架和Symphony支架基本相同，分別為1.27N/cm和1.36N/cm。S.M.A.R.T支架為1.7N/cm。慢性擴張力應與環形耐受力相一致。Wallstent的慢性擴張力為0.16N/cm,為所有支架中最低。最高的慢性擴張力為0.31N/cm，為S.M.A.R.T支架。統計而言，所有的自膨脹式支架表明不同的放射耐受力和慢性擴張力。
　　三、系統推進力
　　所有支架推送系統都在未用潤滑劑的情況貨物支架狀態下通過血管的分叉處。Perflex的支架釋放系統用最高的推進力，AVE Bridge支架的柔韌性的標準有相對的推進力。除S.M.A.R.T支架外，自膨脹式支架通過血管分叉處所需的推進力要比Perflex支架所需推進力和AVE Bridge支架的要高，這或許需要更加柔軟血管釋放鞘。Palmaz-Schatz中-長支架推進力非常相似於自膨脹式支架系統。表3總結了在P水平為0.05時多種支架統計測試推進力的結果，除S.M.A.R.T和Perflex支架推送系統外，在不同類型的支架推送系統都有相當的推送力
　　四、不透光性
　　具有良好的不透光性的支架，在Stenphen的不透光性的實驗中，在鋼絲材料組最低的是Palmaz大支架，Symphony支架，AVE Bridge X支架和Pzlmaz-Schatz中-長支架的不透光係數介於92.7到96.4。另外一組鎳鈦合金中，由S.M.A.R.T支架、Perflex支架和Wallstent支架組成，不透光係數介於99.7到102.7之間。Palmaz中-長支架、AVE Bridge X支架和Memotherm支架組成的最後一組係數介於108.3到114.7之間。但是，具有高不透光性的支架（Palmaz 大支架）在低x線劑量的情況下，對 AVE Bridge支架僅高於24％。
　　五、研究支架物理特性的臨床意義
　　血管內支架釋放術日益廣泛，動脈夾層或動脈內斑塊引起顯著不規則狹窄、急性或即將發生血管再次閉塞是動脈內放支架的主要適應徵。同樣適用於血管再狹窄和提高血管球囊成型術後的通暢率。支架物理特性與支架的療效密切相關，但支架的生物評價十分困難並且介入用的絕大多數支架都未完成。
　　年，Fallone描述Gianturco支架的彈性收縮性。1993年，關於金屬支架的穩定性的研究不能夠簡明計數Palmaz支架的承受力，並且已經處理瞭如Strecker支架不能再在血管內應用的支架。1994年，Flueckier報道了關於金屬支架的特性的額外數值。但是在那時作者僅認為僅更支架設計有關。設計的模型不鏽鋼支架對於支架的圈的承受力和柔韌性都有好處。因為模型支架釋放，優良好的柔韌性、塑形性和適中的價格，在歐洲廣為應用。此次研究的目的是證明關於幫助特殊臨床狀況下選擇不同特性的支架。作為金屬適應徵的總的支架的重量，柔韌性、和不同支架的不透光性。在球囊擴張支架圈的承受力被認為是重要作用，和放射耐受力與慢性擴張力來測試自膨脹式支架同等重要。
　　由於釋放時的膨脹行為不一樣，當估計血管內支架的基礎物理特性時，應將球囊擴張式和自膨脹式分開。如果外加力超過支架的最大撐力時，球囊擴張支架將不規則變形。當外加力超過環形張力時，自膨脹式支架同樣可能塌陷。但是外引導力低於自膨脹式支架的環形張力時，支架會再次恢復原狀。由於球囊擴張支架易發生打摺的特性，因此該種不宜運用於頸動脈和逐漸增大的腹主動脈瘤頸部。這就是我們分別估計球囊擴張支架和自膨脹式支架的原因。典型的球囊擴張支架是Palmaz支架。Palmaz支架的撐力較高，介於12.8N/cm至18.8N/cm之間。Palmaz大支架為17.9N/cm，Palmaz小支架為18.8N/cm，二者沒有明顯的差別，其原因在於常規Palmaz支架的連接點角度（4-9mm）寬於支架本身的直徑8mm,同時大於的Palmaz大的支架直徑。這種結果在1994年Lossef和他的同事們都早已報道。
　　關於Palmaz支架在鎖骨下動脈的釋放位置。這“nutcracker”位置介於第一肋和鎖骨之間，可能導致球囊式支架暴露以致外在壓力使其塌陷。但是自膨脹支架在這個位置亦有同樣缺點，在完全擴張的直徑稍大於外壓血管直徑時。有報告Wallstent支架在上腔靜脈綜合症時療效不明顯，以及Palmaz支架在Cimino分流時打摺和支氣管系統內塌陷。最近推出的AVE Bridge X亦為球囊擴張支架，其支撐力超過Palmaz的54％（28.9N/cm對18.8N/cm），但這種支架的高支撐力兩側下降明顯。血管內支架材質的僵硬度越高，在插入支架過程中其形態改變越難，手術過程越長從而血栓形成的機會增大。不匹配順應性的概念適用於動脈內放支架。可以推測提出不匹配順應性可能會增加支架和動脈之間僵硬度。10個AVE Bridge X支架的撐力測試有3個被折成2半，原因是其較高的僵硬度，而高壓力正好作用於焊接點，這可能是不鏽鋼支架內切割的原因。當支架擴張不完全或出現反彈，應採用同軸疊加支架以增加支架的撐力。最佳的撐力仍未清楚，不同支架差異較大。鉭支架內膜增生依賴於支架的僵硬度。但是Wallstent內膜增生與支架的環形撐力無關。
　　 另一個重要的特性是推進力。柔韌的支架能更好地通過扭曲的血管。Palmaz類型支架膨脹時縮短和比較僵硬，所以在橫跨血管時比較困難，而且可能損傷大血管。但在臨床應用中，適當的支架選擇依據於自身的柔韌性和釋放系統的推進力。在橫跨釋放過程中，柔韌性支架和釋放系統都要求要相當地可靠。Perflex支架在其撐力為15.8N/cm時，柔韌性最好。令人驚奇的是，Perflex支架在橫跨通過血管時的柔韌性比鎳鈦合金支架要更柔韌。關於支架的撐力，AVE Bridge比Perflex支架的柔韌性超過4.3N/cm，但AVE Bridge的重量要比加長的Perflex支架重28％，而推進力二者幾乎相同（0.20/N vs0.19/N）。因為沒能焊接在一起，AVE Bridge支架在兩個方向易被折彎。在自膨脹式支架橫跨血管時，只有S.M.A.R.T比AVE Bridge支架要好