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        介入性心臟封堵器研究新進(jìn)展

        2017-05-05 03:22:34崔永春李波唐躍心血管植入材料臨床前研究與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院心血管在體實(shí)驗(yàn)研究與評(píng)價(jià)中心北京100037
        中國醫(yī)療器械信息 2017年5期
        關(guān)鍵詞:房間隔鈦合金血栓

        崔永春 李波 唐躍 心血管植入材料臨床前研究與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院心血管在體實(shí)驗(yàn)研究與評(píng)價(jià)中心 (北京100037)

        介入性心臟封堵器研究新進(jìn)展

        崔永春 李波 唐躍 心血管植入材料臨床前研究與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院心血管在體實(shí)驗(yàn)研究與評(píng)價(jià)中心 (北京100037)

        心臟封堵器是一種相對(duì)較新的治療先天性心臟病的手段,近些年來在臨床使用過程中有成功也有失敗。本文主要介紹了不同類型心臟封堵器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、介入方法、存在的問題,并對(duì)封堵器的發(fā)展方向做一展望。

        先天性心臟病是危害兒童健康與生命的殘酷“殺手”。據(jù)統(tǒng)計(jì),每1000個(gè)新生兒中約有6個(gè)患先天性心臟病。按人口出生率及先天性心臟病發(fā)病率,估計(jì)我國每年有15萬病兒出生[1]。在先天性心臟病的發(fā)病中,室間隔缺損(左右心室間出現(xiàn)“漏洞”)、房間隔缺損(左右心房間有“漏洞”)、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉(主動(dòng)脈與肺動(dòng)脈之間有一通道)是臨床最常見的幾種先天性心內(nèi)畸形。封堵器作為介入治療的植入物,已在臨床得到廣泛的應(yīng)用[2]

        所謂心臟封堵器就是通過導(dǎo)管沿血管送入并永久留置在心臟內(nèi)封堵異常血流或控制血栓運(yùn)動(dòng)的植入器械。這種經(jīng)導(dǎo)管通過人體腔道的微創(chuàng)治療方式叫“介入治療”。主要的原理是將左右心室間的“漏洞”、左右心房間的“漏洞”、主動(dòng)脈與肺動(dòng)脈之間的通道堵住。

        1.介入心臟封堵器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類

        圖1. 心臟封堵器的類型。A. 房間隔缺損封堵器;B.室間隔缺損封堵器;C.動(dòng)脈導(dǎo)管未閉封堵器;D. 卵圓孔未閉封堵器;E. 左心耳封堵器

        目前市場上用于治療先心病的封堵器分為:房間隔缺損封堵器(ASD,Atrial septal defect)、室間隔缺損封堵器(VSD,ventricular septal defect)、動(dòng)脈導(dǎo)管未閉封堵器(PDA,Patent ductus arteriosus)、卵圓孔封堵器(Patent Foramen Ovale,PFO)和左心耳封堵器(left atrial appendage,LAA)五大類。ASD和VSD為鎳鈦合金網(wǎng)密集編織而成的自膨性雙盤結(jié)構(gòu),PDA的基本結(jié)構(gòu)為超彈性的鎳鈦合金編制成的蘑菇狀裝置,內(nèi)附高分子生物薄膜而成,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部填充有聚酯滌綸或聚四氟乙烯(特氟綸),結(jié)構(gòu)和原理與房間隔缺損和室間隔缺損封堵器相似。此三種主要封堵異常血流通道。所以理論上只要有這類缺陷,且影響生存質(zhì)量,就應(yīng)該封堵。而PFO和LAA主要是避免血栓進(jìn)入動(dòng)脈血系統(tǒng)導(dǎo)致中風(fēng)。LAA封堵器主要是封堵中風(fēng)可能性大的非瓣膜性房顫病人的左心耳,因?yàn)榉款潓?dǎo)致左心耳不能正常收縮,使得左心耳中血流很慢,形成血栓,如果脫落并進(jìn)入顱內(nèi)血管就形成中風(fēng)。

        生產(chǎn)封堵器的國際公司主要有美國AGA公司,德國Occlutech GmbH。國內(nèi)生產(chǎn)封堵器的公司為北京華醫(yī)圣杰科技有限公司,先健科技(深圳)有限公司,還有北京佰仁醫(yī)療科技有限公司、東莞科威醫(yī)療器械有限公司、北京龍舟飛渡記憶合金應(yīng)用研究所、西安中丹康博生物科技有限公司、北京科迪凱爾醫(yī)學(xué)技術(shù)有限公司等。

        2.心臟封堵器介入方法

        先天性心臟病經(jīng)導(dǎo)管治療始于20世紀(jì)中期,并隨著介入器材和操作技術(shù)的改進(jìn)不斷完善,安全性和有效性得到認(rèn)可。介入方法主要通過一根小小的導(dǎo)管經(jīng)大腿根部切開的一個(gè)8~10毫米大小的切口,由右側(cè)腹股溝動(dòng)或靜脈將封堵器準(zhǔn)確放到心臟或血管內(nèi)的缺損或異常通道部位,將其堵塞,手術(shù)即告結(jié)束。這種介入治療先天性心臟病的方法與心臟直視修補(bǔ)術(shù)相比,手術(shù)過程簡單,不經(jīng)開胸手術(shù),不需要體外循環(huán),病人痛苦小,住院時(shí)間短,術(shù)后恢復(fù)快,并發(fā)癥少,不影響患兒的身心發(fā)育,在一定意義上講是一種美容手術(shù)。整個(gè)手術(shù)過程約1個(gè)小時(shí)左右。手術(shù)后第2天病人就可以下地行走,觀察1天就能出院了,治療效果好。

        3.房間隔缺損封堵器存在的主要問題

        目前大多數(shù)的封堵器是由不可降解的鎳鈦合金和聚酯類材料制成,盡管有良好的近、中期療效,但植入之后,惰性不可降解的植入物不可避免地會(huì)導(dǎo)致慢性炎癥即通稱的“異物反應(yīng)”的發(fā)生。很多病人在植入封堵器之后,需要長期服用抗過敏抗血栓的藥物以預(yù)防血栓產(chǎn)生。

        3.1 嚴(yán)重并發(fā)癥

        急性心包填塞是房間隔封堵術(shù)的嚴(yán)重并發(fā)癥,原因多由于操作不當(dāng)或術(shù)后阿司匹林、肝素及術(shù)后氯吡格雷抗凝治療有關(guān)。這些藥物還可能導(dǎo)致出血,包括胃腸道或顱內(nèi)出血,可能需要輸血。其他并發(fā)癥包括手術(shù)時(shí)間的延長,封堵器位置不佳致中度至重度的殘余分流,封堵器栓塞形成,房性心律失常,導(dǎo)管相關(guān)血栓形成,空氣栓塞,心包積液,短暫性腦缺血發(fā)作或中風(fēng)[4,5]。

        房間隔缺損封堵術(shù)后房性心律失??梢栽?%~4%的病例發(fā)生。心律失常是由于異物的炎癥反應(yīng),通常是通過臨床治療來解決。房室傳導(dǎo)阻滯和有時(shí)完全性心臟傳導(dǎo)阻滯可以使用地塞米松治療,但在某些情況下,需要植入永久性心臟起搏器。術(shù)后1天,檢查胸片和心臟彩超排除裝置栓塞(0.1%),心包積液(0.5%),裝置血栓、殘余分流、漸進(jìn)性瓣膜返流,或主動(dòng)脈壁的侵蝕。跟蹤通常是在第1天,然后6個(gè)月或12個(gè)月。推薦服用氯吡格雷1個(gè)月和阿司匹林6個(gè)月,除非其他適應(yīng)癥存在,需要繼續(xù)雙重抗血小板治療[5]。房間隔缺損封堵術(shù)也可在門診的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,特別是如果不使用全身麻醉。

        3.2 血栓形成

        封堵器表面血栓形成發(fā)生率雖低,但一旦血栓脫落,患者會(huì)有生命危險(xiǎn)[6~11]。

        3.3 鎳過敏

        由于輸送導(dǎo)管很細(xì)(直徑<5mm),而封堵器大得多(最大直徑>60mm)。所以目前幾乎所有的封堵器都用鎳鈦形狀記憶合金制造。植入體內(nèi)后,其鎳鈦合金表面鈍化層可被破壞,內(nèi)部鎳離子釋放使血鎳增高[12],過量的鎳會(huì)使人體過敏[13]、中毒,鎳主要經(jīng)腎臟排出,部分由消化道排出,鎳在腎臟蓄積,會(huì)導(dǎo)致腎結(jié)構(gòu)和功能的破壞[14],還可能誘發(fā)癌癥。針對(duì)上述情況,為了減少鎳離子對(duì)人體的釋放,先健科技在全球獨(dú)家開發(fā)出Cera?涂層技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用使得封堵器的鎳離子釋放降低了一個(gè)數(shù)量級(jí),且具有更好的生物相容性。目前在全球銷售的鎳鈦合金產(chǎn)品(包括以上5種封堵器),基本都帶有這種涂層。

        3.4 心臟侵蝕

        心臟侵蝕發(fā)生率不高,但會(huì)帶來致命的傷害。封堵器植入心臟后,在脈動(dòng)條件下,可能會(huì)對(duì)病灶部位及其周圍組織產(chǎn)生磨損,如心房壁穿孔和主動(dòng)脈瓣磨損。因此,不可降解封堵器存在潛在的不利因素和遠(yuǎn)期安全隱患。理想的封堵器應(yīng)在完成臨時(shí)支架作用后可被機(jī)體吸收,由健康的自身組織內(nèi)膜替代,從而消除封堵器永久存留體內(nèi)造成的遠(yuǎn)期并發(fā)癥,還可避免封堵器對(duì)心臟順應(yīng)性的影響??山到夥舛缕魇钱?dāng)前研究的熱點(diǎn)。尤其是房間隔封堵器,由于左房血分流至右房,使進(jìn)入左室的血流量減少,因而左心系統(tǒng)發(fā)育差,一旦房間隔缺損封堵后,左房到右房的分流消失,左房和左室的血流量相對(duì)于封堵前增加,結(jié)果導(dǎo)致左房壓力增加,左心的前負(fù)荷增加。如果封堵前發(fā)育較差的左心的心肌不能適應(yīng)左心前負(fù)荷增加的變化,則會(huì)導(dǎo)致房顫的出現(xiàn)和左心功能不全。

        此外,封堵器在內(nèi)皮未完全覆蓋之前,與周圍心房肌的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)不一致,心房肌局部受摩擦引起炎癥、水腫,在心房內(nèi)產(chǎn)生異位興奮灶引起異常折返,從而導(dǎo)致房顫等嚴(yán)重心律失常。金屬封堵器永久阻斷了房間隔徑路,使得今后無法進(jìn)行某些介入治療如心房顫動(dòng)射頻消融術(shù)和經(jīng)皮球囊二尖瓣成形術(shù)等。

        4.介入封堵器的新進(jìn)展

        4.1 Amplatzer septal occluder(ASO)

        Amplatzer封堵器自2001年由FDA批準(zhǔn)用于房缺的封堵,目前使用最廣泛[15,16]。該封堵器由超彈性鎳鈦合金絲編織成雙面?zhèn)愫瓦B接腰部,內(nèi)部填充3層滌綸織物片以阻擋血流,圓柱形腰部長度與心房隔膜厚度相對(duì)應(yīng),封堵器兩端受力牽拉時(shí)呈線條狀,便于輸送,在體內(nèi)釋放后可自行復(fù)原??稍诔暭巴敢曄嘛@示。便于輸送和監(jiān)控,可重復(fù)定位,所以植入手術(shù)成功率高。在過去的20年,所有的封堵器中,不論簡單和復(fù)雜的房間隔缺損,它的使用率最為廣泛。Amplatzer還可以用于封堵卵圓孔。但缺點(diǎn)是心臟侵蝕的發(fā)生率較高[17~19]。

        4.2 Gore間隔封堵器(GSO)

        通過一個(gè)復(fù)雜的花瓣樣設(shè)計(jì),Gore Helex裝置已經(jīng)升級(jí)為GSO,使用鉑金核替代了固體鎳鈦合金、傳送手柄和多孔敷層。這些因素在傳送及與周圍組織的貼合性上起到了重要作用。據(jù)報(bào)道,GOS具有高的置入成功率和更少的殘余分流。GSO的研究者稱GSO對(duì)于邊緣不完整的房缺具有優(yōu)勢。在一些中心,邊緣不全被認(rèn)為是ASO的癥候群,因?yàn)檫@個(gè)裝置的侵蝕率增加。GSO具有一個(gè)軟的邊緣和更小的摩擦力,因此其為一個(gè)安全的特性。最初的研究顯示GSO具有安全、有效、重新收回和放置的優(yōu)點(diǎn)。而殘余分流的出現(xiàn)較其他裝置少見。FDA在2006年批準(zhǔn)Gore Helex間隔封堵器裝置用于房缺[20]。該裝置由單根鎳鈦合金絲繞成兩個(gè)螺旋形,包覆超薄膨體聚四氟乙烯薄膜而成。不良反應(yīng)率為3.6%[21]。沒有關(guān)于此類裝置心臟侵蝕并發(fā)癥的報(bào)道[22,23]。

        4.3 Cera間隔封堵器

        Cera是新近研發(fā)的、不太昂貴的雙盤ASD封堵器(先健科技有限公司)。該結(jié)構(gòu)包括鎳鈦合金自膨脹支架覆蓋陶瓷氮化鈦(TiN)涂層。左盤大于右盤,有個(gè)4毫米的腰部[24]。

        Cera涂層心臟封堵器植入后血栓形成幾率很低。最大的不足是需要一個(gè)大鞘管(14F),這可能出現(xiàn)血管并發(fā)癥和空氣栓塞。優(yōu)點(diǎn)是顯著節(jié)約成本,其生物相容性好,使鎳過敏的患者,緩慢釋放早期內(nèi)皮化,并降低血栓風(fēng)險(xiǎn)。然而,對(duì)于Gore Helex的裝置,Cera涂層封堵器沒有血栓形成記錄,但今后應(yīng)該增大觀察病例數(shù)量。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道,鎳過敏仍然是可能的副作用[25]。

        4.4 Clamshell,CardioSEAL和Starflex封堵器

        在過去的25年里,原來的翻蓋裝置升級(jí)為CardioSEAL封堵器(NMT Medical Inc),CardioSEAL的STARFlex自中心裝置由MP35N導(dǎo)線框架和滌綸織物組成。隨后進(jìn)一步升級(jí)到STARFlex(NMT醫(yī)療)。CardioSEAL是用不同的金屬合金制成。STARFlex提供了一個(gè)框架,改進(jìn)了定位和產(chǎn)能,隨著行業(yè)的發(fā)展,STARFlex已不再生產(chǎn)。CardioSEAL和STARFlex裝置對(duì)于左心房血栓的風(fēng)險(xiǎn)較高,這可能會(huì)導(dǎo)致中風(fēng),有研究表明,植入后1個(gè)月的中風(fēng)發(fā)生率分別達(dá)到7%和23%[26]。

        4.5 Biodisk封堵器

        2010 Dotter介入研究所(Dotter Interventional Institute,Portland,Oregon) 和COOK公 司(CookMedical,Bloomington,IN)研發(fā)了雙盤BioDisk封堵器(DBD),DBD包括兩個(gè)鎳鈦合金絲涂鉑線圈,兩側(cè)為被覆小腸粘膜下層(SIS)彈性環(huán)、中間通過小套管連接,其有效性和安全性研究結(jié)果表明,小腸粘膜可能是一種較有前景的封堵器制作材料。[27][28]

        4.6 Figulla Flexible Occlutech septal occluder(FSO)

        FSO是一種靈活的鎳鈦合金構(gòu)成的左、右雙盤(occlutech GmbH,耶拿,德國)封堵器。[37,38]。左盤小于右盤,這種差異可能提高右側(cè)間隔排列和一個(gè)較小的、靈活的左側(cè)輪廓。這些獨(dú)特的特性使它適用于復(fù)雜缺損ASO。在一項(xiàng)回顧性研究中,F(xiàn)SO植入成功率達(dá)到93%,其安全性和有效性得到認(rèn)可。

        4.7 Biostar

        無論如何減少鎳離子釋放,封堵器作為異物,將終身留存患者心臟中,所以,先健科技已在開發(fā)生物可吸收封堵器,期望在心內(nèi)膜完成對(duì)封堵器的包裹后,封堵器被人體無害吸收。NMT公司于2006年設(shè)計(jì)的第一個(gè)采用可吸收基質(zhì)的BioSTAR房間隔缺損封堵器,在治療過程中可吸收基質(zhì)被自身組織完全替代。雖然可吸收封堵器目前僅用于房間隔缺損和卵圓孔未閉的介入治療,而且所封堵的缺損也不大,但在先天性心臟病介入治療中具有里程碑的意義。

        2011年臺(tái)灣學(xué)者SHIH-JUNG LIU等研發(fā)的可吸收生物高分子材料房間隔缺損封堵器生物可降解的仿生阻流膜,雙面?zhèn)阈?,直?0mm。軸心有自鎖裝置固定雙面?zhèn)?。聚己酸?nèi)酯(PCL)和多D-L-丙交酯-乙交酯(PLGA)/膠原納米纖維,運(yùn)用微量噴射造型法和靜電紡絲法組裝而成。2014年Happel等[29]在線發(fā)表了關(guān)于BioSTAR的單中心經(jīng)驗(yàn),報(bào)道了置入失敗及置入后早、遠(yuǎn)期并發(fā)癥。34例病例,置入失敗率12%,并發(fā)癥發(fā)生率:早期9%,遠(yuǎn)期12%。通過這些病例臨床狀況的分析,得出結(jié)論,BioSTAR對(duì)于主動(dòng)脈邊緣短的房間隔缺損封堵還是比較困難的,早期并發(fā)癥與其他封堵器類似。遠(yuǎn)期并發(fā)癥可能與所用特殊材料及部分降解的封堵器免疫特性有關(guān)??偨Y(jié)可吸收封堵器的臨床前試驗(yàn)[33]和臨床試驗(yàn)[34~36]的研究結(jié)果,提出達(dá)到封堵器植入療效的最優(yōu)化還需繼續(xù)努力。

        5.結(jié)論

        從研發(fā)的角度看心臟封堵器產(chǎn)品,其臨床風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高(III類,心臟內(nèi)永久植入物),開發(fā)周期長(5~10年),開發(fā)成本高(500~1000萬),無現(xiàn)成國際國內(nèi)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)可參照,需要多學(xué)科協(xié)作。通過對(duì)不同類型介入治療用房間隔缺損封堵器的研發(fā)歷程和主要特點(diǎn)分析,總結(jié)了研發(fā)過程中存在的問題,不可降解的房間隔缺損封堵器永久存留體內(nèi),會(huì)引發(fā)血栓、心臟侵蝕、鎳過敏等并發(fā)癥。與之相比,可降解心臟封堵器更具優(yōu)勢,植入人體后可逐漸被自身組織所替代,選擇合適的材料制備新型可降解封堵器代表了行業(yè)的未來發(fā)展方向。

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        CUI Yong-chun WU Ai-li TANG Yue Beijing Key Laboratory of Pre-clinical Research and Evaluation for Cardiovascular Implant Materials, Center for cardiovascular experimental study and evaluation,F(xiàn)u Wai Hospital, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College (Beijing 100037)

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        1006-6586(2017)05-0007-06

        R541.1

        A

        2016-11-10

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