替换病变动脉:我们是否足够接近?

医疗器械技术已经发展到人工心脏、人工肾脏、人工动脉、人工义肢等都可以商品化的程度。现在是病人和外科医生在一系列可用的选择中做出选择的问题。其中,用于替代狭窄或阻塞动脉的血管植入物构成了数十亿美元的心血管植入物市场。西方世界每年有相当大比例的人口被诊断患有心血管疾病。最常治疗的动脉是冠状动脉——一种向心脏供血的动脉(直径:3.5 - 4.5毫米)(图1)。另一种从心脏到各种身体器官(肾脏、大脑和四肢)的主要供血动脉是主动脉(直径:25 - 30毫米),它经常被诊断为动脉瘤——动脉的异常永久性膨胀。通常用于修复病变动脉的两种主要策略是打开阻塞区域(使用支架)或在内部绕过病变部分(使用支架移植物)。在其他情况下,如果病人的健康状况允许手术并且病情严重,则可以将整个动脉(用血管移植)替换。所有这三种类型的植入物(支架、支架移植物、血管移植物)都是由大型医疗器械公司生产的,这些公司每年都竞相推出改进的植入物,声称是下一代的设计。然而,用不了多久就能发现目前市场植入物与几十年前推出的植入物在结构上的相似之处。

图1所示。心脏及其主要供血血管的结构解剖。

图1所示。心脏及其主要供血血管的结构解剖。

纺织品已经成为人类社会不可分割的一部分,主要是因为它们的灵活性和柔软性(提供舒适)和垂性(适合身体姿势)。这也让早期的外科医生(在20世纪50年代)想到用纺织品来替换或修复身体内部器官,比如动脉。在动物身上成功的初步试验导致了对新型纤维(聚酯、尼龙、特氟龙、氨纶)和结构(编织、针织、编织)的探索,用于制作管状移植物。聚酯纤维由于其不可降解的特性而成为首选纤维,并且仍然是最常用的接枝材料。支架开始被制造成管状金属丝(不锈钢、镍钛合金、钴铬合金)网。在接下来的几十年里,长期的临床研究和血管生物力学的广泛研究为决定这些植入物性能的关键设计特征提供了关键的见解。官方manbetx手机版然而,如果我们选择目前市场上可用的植入物并分析它们的结构和组件,我们发现它们仍然与它们的前辈非常相似。此外,他们的设计与动脉的自然结构相去甚远,后者是一种嵌入柔韧基质的弹性和刚性纤维的复合材料,赋予动脉独特的脉动特性。相反,商业移植的编织和针织结构与我们的正装服装非常相似,分别是windcheter和t恤(图2)。不难想象,金属支架的刚度比动脉高8-10倍。这种差异的结果是血液流动紊乱和血压水平升高,最终影响患者的长期健康。 The performance gets worse in small diameter arteries (coronary artery, cerebral artery) as flow dynamics are critical in deciding the re-blockage incidences.

图2所示。(A)机织和(B)针织血管接枝与基本纺织服装的宏观结构比较。

图2所示。(A)机织和(B)针织血管接枝与基本纺织服装的宏观结构比较。

不可否认,血管植入物的引入和植入过程的改进(从开放手术到非侵入性治疗)挽救了许多患者的生命,但通过学习我们自己的身体来改进血管植入物的结构设计仍然缺乏重点。我们的动脉是柔软的,有韧性的复合结构,而我们的植入物仍然是结构背景下的基本纺织品。这让我们不禁要问,我们的血管替代物是否足以取代它们的天然替代物?

出版

医用纺织品作为血管植入物及其模拟天然动脉的成功。
王晓明,王晓明,王晓明
J Funct Biomater. 2015年6月30日

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