前沿技术多层裸支架概念解析

由于目前人们生活水平的日益提高，“三高”（即高血压、高血糖、高血脂）逐渐成为了困扰大家健康的重要因素，由此导致的心血管发病率成爆发式增长。

心血管疾病一般由三种直接物理原因造成，分别是血管狭窄、血管撕裂、血管扩张。血管狭窄常发于血管直径相对较小的血管（一般在8mm以下），一般是由附壁血栓形成，主要治疗手段包括药物溶栓、支架扩张等，目的是保持血管通畅。血管撕裂一般发生在主动脉（例如胸主动脉、覆膜动脉以及髂动脉等），通常由于血管某处发生病变造成血管内膜与中膜发生撕裂，目前采取的治疗手段有传统的血管置换手术，以及采用覆膜支架的微创手术等。血管扩张可能发生于各种直径的血管，包括颅内动脉、股动脉以及胸腹主动脉等，目前采取的治疗手段同样是血管置换手术以及微创手术。

微创手术的治疗原理主要是在病变位置通过安装覆膜支架，用于隔绝主动脉与瘤腔，降低瘤腔压力，减少瘤腔破裂的风险，因此，常称为腔内隔绝术。微创手术有创伤小、操作简便等优点，已经越来越受到人们的青睐。虽然传统的腔内隔绝术有非常多的优点，但是也存在一些难以回避的风险，例如在封堵瘤腔的同时，也可能封堵了分支血管，造成脏器缺血，甚至诱发截瘫或者死亡。因此，越来越多的医生将既能减少瘤腔压力，又能保持分支血管的通畅作为未来微创手术研发的方向，于是，多层裸支架开始逐渐成为了各种研发与治疗的热点话题。

所谓多层裸支架的“多层”，是指纺织上多层织物的概念。从下图可以看出，绿色线可以看做一层（“地组织”），红色线可以看做一层（“面组织”），两层交织形成一种多层织物。该结构的优点是可以按照设计需要，既保证裸支架的结构稳定性，同时保证裸支架的柔顺性。

多层裸支架治疗的原理主要是利用流体通过多孔介质，导致了流体雷诺数Re的改变（见下图）.由于微孔对血流的阻碍，导致了流体压力损失（即流体能量损失），流速降低，根据流体力学，雷诺数减少（雷诺数是流体力学中表征粘性影响的系数，Re=ρvL/μ，ρ、μ为流体密度和运动粘性系数，v、L为流场的特征速度和特征长度），形成层流。雷诺数越小，流体粘度的影响将越大，流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减，流体流动稳定。

此外，该原理还可以进一步引申为分流流场。目前，已经有产品利用该原理，在颅内动脉中得到了应用，例如在市场上畅销的微创Wills血管修复系统。由于颅内动脉血管较细，流速慢，雷诺数较低，血液容易受血液粘度的影响而发生流程的变化。现在越来越多的科研人员从小血管上获得启发，将研发重点转移到了大血管的开发上。

近几年已经有研发机构、生产厂商以及科研院校对该领域进行了相对系统的研究，并开发出了可以应用于临床实验的成熟产品（详见下图）。

首先，一些研究机构对多层裸支架对流体的影响做了体外的模拟。从体外模拟观察，使用裸支架瘤腔的流场变化（见下图）。左图为使用裸支架前的流体切应力表征，右图为使用裸支架后的流体切应力表征。可以很明显的发现，使用裸支架后，作用于瘤腔壁的切应力减少，最大切应力位置转移到了瘤腔的中部，因此，瘤腔破裂的风险开始降低。

接下来，从体外模拟观察，使用裸支架前后侧支血管的流程变化（见下图）。以下主要描述了不同网孔密度对于流场的影响。从图可以观察到，网孔密度越大，对血流的影响越大，剪应力越小。

从以上两个模拟实验可以看出，流体在多层裸支架的网孔的影响下发生了重要的改变，应用血液流体的改变来治疗动脉瘤成为了可能。于是，科研人员提出了以下设想用于动脉瘤的治疗。（见下图）

该设想描述了一个带有分支血管的主动脉瘤情形，由于多层裸支架网孔的作用，瘤腔的压力逐渐降低，并进行了回缩，达到了治疗的目的。

为了验证该设想的实用性，一些研究机构开展了相关临床验证工作。以下是一例用于治疗胸主动脉瘤的案例。该病例在左锁骨下动脉远端降主动脉位置有一个巨大的主动脉瘤，由于该病例的瘤颈十分短，几乎为零，已经超出了传统的覆膜支架应用范围。于是医生在此部位植入了多层裸支架进行治疗，当3个月随访后发现，动脉瘤没有继续扩大，主动脉三根分支显影良好。

虽然目前有一些在治疗方面积极的反馈，但是也有一些报道反馈，患者在接受多层裸支架治疗后并没有好转，甚至发生一些死亡的案例。因此，一些专家与学者提出了疑问甚至反对。究其原因，可能是由于个体差异造成。

首先，由于每位患者的瘤腔形态不同（梭形、偏心等），角度不同（直管型、成角型等），血液流动特性（心率、压差、噪声等），因此血液通过裸支架的流体改变也不同，这样会或多或少的影响治疗效果。其次，个人的血压或者血管壁状态可能不同，由于多层裸支架治疗的原理并不像覆膜支架一样，隔绝血液，迅速的降低瘤腔压力，因此，在很长一段时间（一般在3个月到一年，甚至更长）内，瘤腔都将承受相对较大的压力，导致瘤腔继续扩大或者破裂。最后，可能目前开发的器械其血管适应性相对较低，比如目前的多层裸支架都会出现弯曲后网孔密度不均匀。如果遇到比较弯曲的血管，多层裸支架弯曲后网孔密度变大，导致对血液的阻碍降低，可能起不到网孔改变血流的作用。

尽管目前医学界对多层裸支架的褒贬不一，但是并不妨碍各位专家、学者在此领域的研究。可能未来在多层裸支架方面，研究重点主要为：

不同形态、直径、角度、以及带有分支的血管，在血液下流体变化情况。

不同的网孔密度对于血液流体的影响。

适应症范围。

器械方面，如何保证在不同弯曲形态下，保持网孔密度的均匀性等。

更多的临床数据收集。

以上是心脉内部研发人员对于多层裸支架的现状以及未来研究方向的一点看法，如有不妥之处，还望能积极指出，共同进步！

参考文献：

1、EndovascularTreatmentofArterialAneurysmsWithSide-Branches–ASimpleMethod.MythorReality?：HOSPITALCHRONICLES,5(2):88–94

2、ThemultilayerstentinTAAAAA:MichaelHenryinISIT.