胸主動脈腔內隔絕術中支架遠端流出道力學性質分析

沈 毓，陳 政，陸清聲

近年來越來越多研究報道胸主動脈夾層腔內治療中發生支架源性新發破口（stent-graft induced new entry，SINE）并發癥，且主要關注點在于支架遠端放大率［1-4］。限制性裸支架技術有效降低了這一并發癥發生。一些研究認為限制性裸支架可明顯改善支架順應性，改善術后主動脈重塑情況，降低二次手術風險［5-6］。然而臨床實踐中仍可能發生支架遠端SINE及聯合置入段支架破裂［7］。這可能與聯合置入段支架選擇不匹配有關，但缺乏相關資料和證據。目前鮮見有研究對聯合置入段支架力學性質進行分析。本研究擬通過胸主動脈夾層腔內隔絕術中支架聯合置入段的體外力學測試，比較不同支架組合后的力學性質差異，為胸主動脈夾層腔內治療中遠端支架選擇策略提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗支架

主體支架：MicroPort Hercules（30-26-160 mm，32-28-160 mm，34-30-160mm，36-32-160 mm）、Gore TAG（34-34-100 mm）、Medtronic Valiant（32-32-155 mm）、Cook Zenith（36-36 mm），見表1；裸支架：OptiMed Sinus-XL（20-20-80 mm，22-22-80 mm，24-24-80 mm）。上述實驗支架均為相關企業提供的樣品，用后歸還，不存在任何利益糾紛。

表1 不同尺寸主體支架

1.2 測試方法

采用RX-650徑向力測試儀（Machine Solutions，美國）對實驗支架進行測試，測試環境為37℃封閉溫箱，非液體循環（測試標準：BS EN ISO 25539-1：2009 Cardiovascular Implants-Endovascular devices，Part1：Endovascular Prostheses D.5.3.15 Radial Force）。所測試支架均為相關企業提供的樣品，為保持支架結構完整性，將完全展開的支架流出道（支架遠端4～5 cm）放入測試儀。為測試的準確性和完整性，試驗中將裸支架完全套疊主體支架遠端，即為聯合置入段。測試時，將支架壓縮至最小直徑，然后通過支架自身彈性恢復至展開狀態。通過測試儀記錄支架流出道的力學變化［8］。每次支架測試重復測3次。所測徑向力（radial force，RF）值平均至每毫米長度支架所產生的力（牛頓）。測試環境和過程見圖1。

圖1 RX-650徑向力測試儀

1.3 測試指標

慢性外擴張力（chronic outward force，COF）：外圈齒輪釋放過程中支架對外作用力；徑向阻力（radial resistive force，RRF）：外圈齒輪壓縮過程中支架對外作用力［9］。RF單位為N，強度單位為N/mm，支架進入測試儀的長度單位為mm。

2 結果

測試結果顯示，在壓縮程度一致情況下，不同尺寸Hercules支架間遠端RF大體相似，支架放大率低于14.75%～17.04%時COF增高較快，隨后呈相對緩慢增高趨勢（圖2①）；Zenith 36-36 mm支架、TAG 34-34 mm支架、Valiant 32-32 mm支架間比較，支架COF隨著放大率變化同樣存在相應增高差異，Zenith支架COF曲線拐點出現更早，且拐點相對不明顯（圖2②）。

圖2 主體支架COF曲線圖

在相同的壓縮程度下，相同尺寸裸支架聯合不同尺寸主體支架的RF曲線出現初始測試值對應直徑有差異，但壓縮過程中RF曲線總體相近（圖3），這表明裸支架選擇對聯合置入段RF大小的影響較為關鍵。

圖3 Hercules主體支架聯合Optimed裸支架的RF曲線圖

在初始壓縮程度下，聯合置入段可一定程度上改善支架RF大小；在高壓縮程度下，聯合置入段支架RF大小高于單一主體支架置入，見圖4。例如，Valiant 32-32聯合Optimed時聯合支架置入段COF小于單一主體支架COF，直至直徑壓縮至＜18.18 mm。

圖4 單一主體支架與主體支架聯合裸支架的COF曲線對比

3 討論

2010年以來，多項研究報道主動脈夾層腔內修復術后出現SINE并發癥［1-2］。Dong等［10］研究報道SINE發生及其可能機制，考慮主動脈真腔順應性、支架應力性質及回彈趨勢是SINE發生的重要原因。一些研究發現支架移植物在不同放大率下的RF水平不一，支架高RF作用是導致SINE的重要原因［3-4］。目前有多種旨在降低主動脈夾層患者術后SINE發生的治療方式，使用錐形支架可降低真腔順應性，使用限制性支架也可明顯降低SINE發生。多項研究結果顯示，使用限制性裸支架患者與未使用患者相比可避免發生SINE且生存效益更好［5-6，11］。然而若裸支架與主體支架不匹配，也可能導致支架脫位和破裂。目前關于如何規范使用限制性裸支架尚未形成共識。

支架RF通過作用于血管壁起到擴張血管、保持管腔通暢的重要作用。Duerig等［12］最先提出RF主要包括RRF和COF，RRF在支架壓縮過程中起作用，防止支架直接被壓閉，COF在支架置入后持續作用于血管壁，以恢復其自然狀態。雖然在整個支架壓縮過程中RRF均大于COF，但兩者作用時機不同，因此支架COF通常被認為是引起血管壁損傷的主要因素。

本研究單一主體支架測試結果表明，降低支架遠端超放大率可降低COF。Jang等［4］研究顯示支架遠端放大率每發生10%變化，相應支架遠端SINE風險升高28%（HR=1.28，95%CI=1.12～1.48，P＜0.01）。本研究中除Zenith支架外，其他品牌支架在初始壓縮過程中會出現一明顯拐點，Zenith支架拐點相對不明顯。這可能與支架采用不銹鋼為支撐金屬有關，不銹鋼材料相對于鎳鈦合金能提供更強的支撐力和膨脹力，使支架釋放過程中其內腔能展開得更充分。本研究通過比較相同尺寸裸支架聯合不同尺寸主體支架的力學性質發現，在相同壓縮程度下COF曲線相近，認為限制性裸支架可通過改變流出道口徑使支架整體更好地適應真腔的解剖環境，從而影響聯合置入段RF大小；同時觀察到初始壓縮段聯合裸支架的RF小，高壓縮程度下聯合置入段的支架RF高于單一主體支架置入，認為聯合裸支架置入可在一定范圍內改善支架遠端RF力，超過一定壓縮程度后聯合置入段產生的RF比單一主體支架產生的RF更大，血管內膜損傷風險也更高。對于這一現象，本研究認為相比單一主體支架，聯合置入段產生初始RF的壓縮直徑取決于裸支架直徑大小，產生RF的初始壓縮直徑通常大于裸支架展開直徑，即裸支架與主體支架產生疊加效應開始出現。疊加效應出現后，單一主體支架由于壓縮率更大，所產生的COF值比聯合段大。然而在進一步壓縮過程中，當兩者疊加效果超過單一主體支架時即產生曲線交點。這提示如果沒有合適尺寸的裸支架，使用裸支架反而更危險。Canaud等［13］通過系統分析報道，9.26%（10/108）聯合置入段支架相關并發癥中包括支架移位5例，支架與血管壁貼合不緊密4例，聯合置入段SINE 1例。

上述結果對支架設計及臨床治療的啟發是：①選擇放大率合適的裸支架，有利于降低遠端內膜損傷風險；②在遠端真腔受壓較重且無合適尺寸裸支架時，單獨采用主體支架可能更為安全；③支架結構設計可進一步優化，以降低支架遠端RF，降低支架相關并發癥風險。

本研究尚存不足，如未對急性夾層和慢性夾層的不同進行分析，未權衡主動脈真腔重塑與COF對血管內膜是否損傷，測試是通過徑向力測試儀進行，而臨床上遠端支架選擇通常依據被壓縮后遠端錨定區真腔長徑，兩者在形態上有明顯差異。還需要進一步通過實驗研究和病例回顧進行論證。

總之，限制性裸支架應用可通過降低支架移植物遠端放大率減少對遠端血管內膜的損傷，但聯合置入段裸支架壓縮程度過大反而會有害。