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编号:10779295
犬冠状动脉内植入国产铂-铱(Pt-Ir)合金支架的实验研究
http://www.100md.com 朱建国. 崔长琮. 兰燕平. 李满祥.
支架.铂-铱合金.生物相容性.冠状动脉成形术.
    参见附件(204kb)。

     作者:朱建国 崔长琮 兰燕平 李满祥

    单位:(西安交通大学第一医院心内科,西安 710061)

    关键词:支架;铂-铱合金;生物相容性;冠状动脉成形术

    西安医科大学学报000305摘 要:目的 评估国产铂-铱(Pt-Ir)合金支架的有关物理性能和生物相容性,为临床应用提供初步的实验依据。方法 将国产铂-铱(Pt-Ir)合金支架植入犬冠状动脉左旋支中段,分别在1周、1月、6月进行病理学观察。结果 支架成功植入16只犬左旋支中段,1只犬在植入支架21h后因形成急性血栓而死亡。支架植入后1周、1月及6月造影证实管腔通畅。组织病理学显示支架植入后1周新生内膜开始覆盖支架,组织炎症反应轻微;1月时新生内膜完全包绕支架,组织炎症反应趋于消失;6月时新生内膜不再增厚,无炎症反应。结论 国产铂-铱(Pt-Ir)合金支架具有以下特点:①使用简单、方便;柔韧性好、支撑力强。②生物相容性好;动脉长期开通率高。③X光可见性好。符合现有国际支架的标准。

    中图分类号:R318.08 文献标识码:A

    文章编号:0258-0659(2000)03-0207-04

    Pt-Ir alloy stent made in China implanted

    in the coronary artery of dog

    Zhu Jianguo, Cui Changcong,Lan Yanping

    (Department of Cardiology, First Hospital, Xi′an Jiaotong University, Xi′an 710061,China)

    ABSTRACT: Objective To assess the biocopatibility and the relevant physics characteristics of domestic Platinum-Iridiun alloy stent.Methods The domestic stents were implanted in the left circumflex(LCX) of coronary artery of 16 dogs.The histologic examination was carried on in 1 week (n=5),4 weeks(n=5) and 24 weeks(n=5) respectively.Results The stents were successfully implanted into the middle segment of LCX in 16 animals.One died of acute thrombosis within 21 hours of stent implantation .Angiography revealed all vessels were patent;Histopathologic examination revealed the neointimal tissue began to cover the stent wire at 1 week ,few inflammatory cells were seen near the stent struts.At 4 weeks , the stent struts were embeded in the artery tissue, almost no inflammatory cells were seen.In 24 weeks ,neointimal tissue was thinner than that of 4 weeks,no inflammatory cell was extravasated.Conclusion This study demonstrates that the domestic Pt-Ir alloy stent ,which is simply using, easy flexibility to cross the curving coronary artery, high radial force,good biocompatibillity and vessel patence,accords with international stent standar.

    KEY WORDS:stent;PTCA;Platinum-Iridium alloy

    经皮腔内冠状动脉成形术(PTCA)是治疗冠心病的一种有效实用的方法,但PTCA血管急性闭塞和再狭窄率分别为5%和30%~50%[1,2],显然影响PTCA的安全性和推广应用。许多大规模的临床随访研究均证明支架可使PTCA的再狭窄率降为17%~22%[3,4],急性血管闭塞降至<3%[5]。但目前我国临床所用冠脉内支架全部依靠进口,其价格昂贵,限制了冠脉支架在我国的推广应用[6]。为此,我们研制了铂-铱合金冠脉支架,并进行该支架物理性能、生物相容性的动物实验研究,为临床进一步评估提供实验依据。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物 犬22只,雌雄不限,体重14~18kg,由西安交通大学动物中心提供。支架植入犬冠状动脉左旋支,冠状动脉前降支作为对照。

    1.2 铂-铱合金支架 由铂(Pt)和铱(Ir)按一定的比例制成,金属丝直径0.13mm,体外实验支架在3.5~4个大气压下可迅捷且完全地扩张至原设计的2.5~3.0mm,径向支撑力为260g/15mm,回缩率小于7%。符合国际现有冠脉支架的物理性能要求。

    1.3 冠脉内支架植入术 戊巴比妥25mg/kg静脉麻醉,采用外科手术方法分离右侧股动脉,经股动脉注入肝素200IU/kg,在X线透视下将7F导引导管经右股动脉插至冠状动脉口,冠状动脉造影后,将支架用手捏方法固定于3.0mm的PTCA球囊上(球囊与血管直径比为1∶1),然后通过7F导引导管将支架植入左旋支中段(n=16),以10atm压力下扩张两次,每次30s,所有犬在支架植入后15min重复造影。随后结扎股动脉,缝合伤口。术后肌注青霉素3d,每日480万单位;口服阿司匹林100mg/d,共1月。

    1.4 冠状动脉造影检查 在支架植入后1周(n=5)、1月(n=5)及6月(n=5)重复冠状动脉造影,以检查管腔是否通畅,有无与支架植入有关的并发症发生。

    1.5 组织病理学检查 所有犬在完成冠状动脉造影后,迅速开胸并即刻分离冠状动脉,分别将冠状动脉标本浸入4%多聚甲醛或2.5%戊二醛固定72h,制备包埋切片和扫描电镜标本。组织切片分别行常规苏木素伊红(HE)和弹力纤维染色(Weigert氏法)。由显微微机彩色图像处理系统测管腔面积、新生内膜面积(每一个大体标本非连续测量10个断面,重复3次取均值。)

    1.6 统计学处理 所有数据均以均数±标准差表示,P<0.05为有显著性差异。

    2 结果

    2.1 支架植入的一般情况 在22只犬中,有6只在支架植入前死亡,死亡原因为术者缺乏经验和导引导管与犬的动脉走行不配套引起的。其余16只犬均成功地植入铂-铱合金支架,支架在10atm全部顺利张开,柔韧性良好,易于进入左旋支;支架释放性能良好;X线可见性好;无术中急性合并症。术后21h有1只犬形成急性血栓而死亡。

    2.2 冠状动脉造影结果 支架植入后即刻冠状动脉造影可见血管无夹层、穿孔、撕裂及急性血栓形成;15只犬处死前造影示冠状动脉均开通,无明显的狭窄。透视下支架清晰可见且仍位于血管内。

    2.3 大体形态观察 支架植入后21h有1例形成完全性血栓;支架植入后1月和6月,支架位于血管壁内,管腔内无血栓,管腔通畅,支架植入段的血管分支仍开通(图1)。

    图1 支架植入段血管的肉眼截面观

    支架被新生内膜包裹,血管管腔开通,无血栓形成

    2.4 光镜观察结果 对照组冠状动脉管壁分为内膜、中膜、外膜三层:内弹力板呈弯曲状,内皮细胞紧贴内弹力板;中膜平滑肌细胞呈长梭形、染色浅淡、排列有序,为收缩型平滑肌细胞(图2)。

    图2 对照组冠状动脉光镜观察

    管壁分为内、中、外膜3部分 (HE10×4)

    支架植入后1周,新生内膜开始覆盖支架,内膜面积(0.08±0.02)mm2,平均内膜厚度为(10±1)μm;平滑肌层有很少量巨噬细胞和白细胞浸润,平滑肌细胞为扁圆形、染色较深、排列紊乱,为合成型平滑肌细胞。

    支架植入后1月新生内膜包绕支架,新生内膜由纤维肌性细胞和胶原纤维组成,纤维肌性细胞的含量较多,内有散在的含铁血黄素。内膜面积为(1.25±0.19)mm2,平均内膜厚度为(134±27)μm;内膜增生在支架附近较多,离开支架逐渐减少,内膜中偶有淋巴细胞浸润;平滑肌细胞为合成型。

    支架植入后6月支架位于新生内膜内,增生内膜由肌性纤维细胞和大量的胶原纤维组成,增生内膜面积为(0.87±0.23)mm2,平均内膜厚度为(115±25)μm,较1月时减少(P<0.05);增生内膜在支架附近较厚,离开支架逐渐变薄;支架下平滑肌细胞变薄且有纤维化,但无变性坏死现象;支架周围无炎性细胞浸润;平滑肌细胞为收缩型(图3)。

    图3 支架植入6月后,支架段血管的光镜观察

    可见支架去除后管壁所留的孔洞,内膜增生在支架植入处最厚,离开支架逐渐减少。支架位于增生内膜与中膜之间,支架下中膜变薄,拉长(Vergert染色,10×4)

    2.5扫描电镜观察结果 1月时支架表面被覆一层肌性纤维细胞,其上有少量纤维组织,支架植入侧管腔已完全内皮化(图4);6月时支架无折断,无点状腐蚀现象。

    图4 支架植入1月后,其表面扫描电镜观察

    可见支架表面被覆一层肌性纤维组织,其上有少许纤维组织(×2000)

    3 讨论

    目前,国际上支架的材料绝大多数为316L不锈钢,少数为合金材料。其中仅有AngioDynamic公司试产的Angiostent支架(尚未经美国FDA批准)为铂-铱合金[7]。我们选用铂-铱合金是因为铂-铱合金是人工心脏起搏器电极等人体植入物的临床应用最久(>50年)、最可靠的材料之一。50多年来证明其组织相容性、抗血栓性、耐久性和耐磨、不易折裂等性能均比较好。在支架的外形设计方面,目前国际上基本为球囊扩张式支架,分为管状(tube)支架和线圈(coil)支架两种类型,基于目前国内工艺等的限制,我们首先选用了线圈(coil)支架。

    本研究体外实验国产铂-铱合金支架的金属光洁度好,焊接点光滑,径向支撑力为260g/15mm,国际标准一般为180g/15mm,表明国产铂-铱合金支架的径向支撑力较高。动物实验表明支架在10atm全部顺利张开,柔韧性良好,易于进入左旋支;支架释放性能良好;X线可见性好;无术中急性合并症。

    冠脉支架实验植入术失败的原因主要为术者缺乏经验引起的[8]。本研究支架植入失败的原因主要为术者缺乏经验和导引导管与犬的动脉走行不配套引起。因本研究所用导引导管均为临床已使用过的导管,但其进入血液中很快恢复到成形前的形状,导致手术失败,后随术者经验的提高和导管成形技术的熟练,动物实验后期均成功植入支架,且所用时间较前明显减少。

    随着导管技术的改进和术后进行系统的、大剂量的应用抗凝剂(如应用肝素、低分子肝素、抵克力得和阿斯匹林等),目前临床上PTCA术和支架植入术后的急性血管闭塞已分别降为5%和<3%[1,5]。在国产铂-铱合金支架的动物实验中,成功植入支架的16只犬中仅1只犬支架植入后形成急性血栓,血栓形成率为6.2%。血栓形成率较临床PTCA和支架术高的原因是本实验在支架植入术后未能进行系统的、大剂量的抗凝治疗;另一原因可能是犬与人种属上的差异造成的。Roubin等[9]在36只犬的冠状动脉植入支架,其血栓形成率为11.1%;Rodgers等[10]在18只犬的冠状动脉植入不锈钢支架,其血栓形成率也为11.1%,与以上的实验相比,国产铂-铱合金支架的血栓形成率均较小。

    无论是各种金属材料或不同结构的高分子材料,包埋于动物组织内,其组织学反应是基本相同的,即炎症反应和修复反应。组织学反应是由材料的物理和化学刺激引起的。在埋植材料引起组织学反应的同时,材料本身也受到机体内环境的影响,如表面产生点状腐蚀,支架内皮化。一般认为生物相容性较高的材料埋植于动物组织内60~90d,不再有组织反应[11]

    铂-铱合金支架植入后1周,炎症反应较少,1月时趋于消失,6月时无炎症反应,说明铂-铱合金支架的炎症反应轻微。Robinson等[12]在15只兔子髂动脉植入不锈钢支架,1月时新生内膜厚度为(436±143)μm;Grenadier等[13]在16只狗的冠状动脉植入镍钛合金支架,1周时内膜厚度为(30.7±10.9)μm,1月时为(227.1±104.1)μm,6月时为(211.8±99.1)μm。Karas等[14]在25头猪的冠状动脉植入Wiktor钽支架,1月时平均内膜厚度为470μm。本研究铂-铱合金支架植入后1周平均内膜厚度为(10±1)μm,1月时为(134±27)μm,6月时为(115±31)μm,从平均内膜厚度的数值来看,铂-铱合金支架引起的内膜增生较少。当然,上述数据还要受动物种属及实验条件的影响。

    犬类动脉很难形成动脉粥样硬化模型[15]。支架植入正常血管中,内膜损伤后的反应是一种修复反应,而在动脉粥样硬化模型中,血管成形术后的反应为:血管的弹性回缩、早期血栓的聚集、平滑肌细胞的增殖、细胞间质的形成[16]。虽然本研究在非动脉粥样硬化时此种支架具有良好的组织相容性,但在动脉粥样病灶中的作用仍有待于进一步研究。

    基金项目:陕西省自然科学基金资助项目(No.96SM37)

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    (收稿日期:1999-11-18 修回日期:2000-02-23)

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