簡介

生物可吸收支架在介入心髒病學實踐中得到越來越多的評價[1,2]。它們最初是為了克服藥物洗脫支架的局限性，藥物洗脫支架由於永久植入異物而產生慢性局部炎症，限製血管順應性，金屬籠導致血管舒縮性能受損，以及晚期血栓形成的風險。因此，很明顯需要在臨床實踐中引入一種係統，允許早期的結構支持，然後隨著時間的推移溶解，恢複脈衝性、周期性應變、生理剪應力和機械傳導到治療血管，最終類似於天然導管[2]。模擬天然細胞外基質的生物資產並促進自體幹細胞生長和分化的智能支架的生產將允許探索內源性再生資源，避免與使用同源幹細胞相關的技術、財務和倫理問題[3,4]。事實上，這些生物可吸收支架可以作為一種結構支撐，在植入後可以被自體細胞定植，並指導完全再生的血管結構的形成。病變心髒的手術矯正將遵循患者的自然生長過程，具有顯著的長期效益[4]。

羅斯手術中的生物可吸收支架

Ross手術目前被認為是治療兒童和青壯年主動脈瓣疾病的最佳手術之一，在手術效果、圍手術期和患者的長期管理方麵具有顯著優勢[5,6]。然而，除冠狀動脈下技術外，該手術主要關注的是主動脈根部位置自體肺移植的長期擴張[7-10]。為了克服這些限製，人們開發了一種人工合成的不可吸收增強自體肺移植物的改良技術，初步取得了有希望的結果[11,12]。然而，與生物材料相比，合成材料的後期結果逐漸顯示出其在臨床和結構層麵的局限性[13]。事實上，這些材料無法滿足結構增長的需求;滌綸的硬度約為原生主動脈[14]的24倍，血管順應性較差。這對新主動脈根的彈性力學特性和風孔功能產生不利影響，對主動脈瓣產生逆行作用，最終導致其返流。此外，已知合成材料會引發和維持強烈的炎症過程，損害自體肺移植活力並幹擾動脈化過程。最近發表的文章強調了這一概念，越來越強調移植物的生存能力及其生物學特性是Ross手術臨床成功的主要決定因素。

在此背景下，我們設計並開發了一種生物可吸收增強劑，為受到全身壓力壓力的自體肺移植物提供結構支持，並允許結構壁適應以保存移植物的生存能力。根據我們的經驗，我們製作了一種生物可吸收裝置，由商業上可用的材料組成，通常用於常規手術，排列在纖維網中，由單層聚glactin製成，由交錯的聚二惡酮加強，很容易在手術台上構建。聚glactin是一種具有較早可吸收特性的化合物，聚二惡酮是一種較晚可吸收材料。交聯生物假體的設計使徑向張力最小化，長期可吸收材料的編織被安排來擁抱移植物，允許自體肺移植物的多向生長。在生長羔羊的Ross手術實驗模型中，該裝置可以使自體肺移植物和諧生長，防止新主動脈動脈瘤樣擴張[15,16](圖1)。此外，生物相容性材料避免了破壞性炎症浸潤的沉積，引發了壁基質沉積和重排現象，最終導致自體肺移植物的彈性重塑。在控製全身性條件下移植物的擴大的同時，該裝置引導壁修飾過程形成成熟的組織學重塑血管。對係統的力學行為進行了分析，並擬合了基於胡克定律和拉普拉斯平衡[16]的數學模型。生物可吸收支架在血管壁結構中的整合，隨著時間的推移限製了肺動脈的擴張過程，並引發了新肺動脈幹的組織結構重組現象。重塑過程導致彈性壁成分內側增厚、增強和分化，最終形成與原生主動脈和肺動脈重要相似的“新血管”[15,16]。雖然標準的不可吸收強化物可以防止自體肺移植物擴張，但補片透壁遷移的後果可能是有害的，因為它會引發強烈的炎症反應，限製自體肺移植物的生存能力，幹擾自體移植物的生長和結構重組。

圖1:生物可吸收支架在Ross手術中的應用

總之，我們的自體肺移植物強化生物可吸收支架防止了血管擴張，並允許血管的生理生長，這是在係統性血流動力學條件下，引導而不是強迫，沿著術後自體肺移植物發生的壁修飾。彈性成分的增加提示一種先進的結構修飾過程，這可能導致新主動脈血流動力學特性的改善。

動脈轉換手術中的生物可吸收支架

我們將這一概念擴展到通常在非動脈方案下對血管結構進行壓力-負荷調節的情況下。基於此，我們認為生物強化可用於預防單純性大動脈轉位手術的並發症，主要表現為左流出道修複的新主動脈根增大和反流，以及右心室至肺動脈重建的瓣上肺狹窄發作[17-21]。

許多複雜的先天性心髒病變累及右心室流出道，仍建議采用生物瓣膜導管和異位移植肺導管[22-24]。這兩種方法均不適用於單純性大動脈轉位新生兒行動脈轉位手術，自體心包被認為是該手術中重建肺動脈幹的最佳選擇。然而，該技術與瓣上肺狹窄有關，從長期來看，瓣上肺狹窄仍然是單性大動脈轉位的一個麻煩的並發症[25,26]，因為動脈轉換手術後17% - 55%的患者發生瓣上肺狹窄，大多數新肺幹阻塞局限於新肺吻合口[26]。大約30%的患者適合采用導管介入治療瓣上肺狹窄，但這種方法的結果令人失望，往往導致手術再次介入[27,28]。瓣上肺狹窄的發生機製尚不完全清楚，但吻合口瘢痕組織形成及無存活組織存在、新肺幹體性生長不足、新肺根和肺動脈活動不暢導致吻合口張力被認為是最重要的因素[17,18]。盡管所選擇的手術方法在這種情況下是一個重要的變量，但新肺幹的組織活力及其跟隨血管結構的體細胞生長的能力對於確定瓣上肺狹窄至關重要。新肺動脈幹的重建，旨在重建一個血管導管，保持原有肺動脈的結構結構和相同的生物學潛能，並防止長期並發症，如瓣上肺狹窄。在動物模型中，用可吸收材料增強新肺動脈幹，刺激了新肺動脈的重塑過程，並與新血管壁和諧結合。這些特征對於增加血管擴張阻力、避免或限製瓣上肺狹窄的進展具有重要意義。考慮到其生物相容性，該補片未損害新肺動脈的生存能力和生理性體細胞生長。 This idea is supported by the formation of an intact endothelial lining on the inner surface of the graft and by the consensual increase in diameter over time (Nappi et al. unpublished data). It is possible to speculate that the mechanical and biological support provided by the resorbable reinforcement allowed avoidance of both hemodynamic abnormalities at the anastomosis and scar formation, which are considered the major determinants of supravalvular pulmonary stenosis. Indeed, the mechanical support provided by the scaffold prevented excessive pressureload and shear stress at the level of the anastomosis and, at the same time, the balanced resorption of the biomaterial avoided formation of fibrotic tissue, which could have exerted detrimental effects on the elasticity and compliance of the graft, thus exasperating the vicious circle known to lead to neointimal hyperplasia and supravalvular pulmonary stenosis.

因此，我們在新肺動脈幹的重建中引入了類似的方法，旨在重建一個具有天然肺動脈結構和相同生物學潛能的血管導管，並防止長期並發症，如瓣上肺狹窄。在動物模型中，用可吸收材料增強新肺動脈幹，刺激了新肺動脈的重塑過程，並與新血管壁和諧結合。這些特征對於增加血管擴張阻力、避免或限製瓣上肺狹窄的進展具有重要意義。考慮到其生物相容性，該補片未損害新肺動脈的生存能力和生理性體細胞生長。這一觀點得到了在移植物內表麵形成完整的內皮內襯以及隨時間推移一致同意的直徑增加的支持(Nappi等未發表的數據)。可以推測，可吸收強化所提供的機械和生物支持可以避免吻合處的血流動力學異常和疤痕形成，這被認為是瓣上肺狹窄的主要決定因素。的確，支架提供的機械支撐防止了吻合處的過度壓力負荷和剪切應力，同時，生物材料的平衡再吸收避免了纖維化組織的形成，纖維化組織可能對移植物的彈性和順應性產生不利影響，從而加劇了已知的導致新內膜增生和瓣上肺狹窄的惡性循環。

臨床應用及展望

我們設計並創造了一種在Ross手術和新肺動脈手術中快速應用生物可吸收支架的裝置。該裝置由聚二惡酮(PDS)製成的內部可吸收支架和專門用於吸收機械應力並協助移植物生長的膨脹聚四氟乙烯(ePTFE)的外部不可吸收層組成。該設備如圖2和圖3所示。所采用的材料在商業上是可用的，它們是根據其生物物理和彈性力學性能組裝的。聚二惡酮層被組織在一個六邊形細胞框架中，由膨脹聚四氟乙烯的外部裝甲加強，外部連接到生物可吸收材料，並包括大量具有auxetic行為的縱向橫向條帶，以及許多橫向導線，這些橫向導線將每個縱向條帶與相鄰的兩條連接起來。增韌材料層被實現為可變形的基質，並應用於生物可吸收，以使聚合物鏈定向於同一方向，從而使整體結構更加緊湊。生物可吸收材料的層被設計成最大限度地減少徑向張力，並被建造成擁抱大血管的根部，允許其多向生長。

圖2:生物可吸收支架的透視圖

圖3:生物可吸收支架的側麵和切麵圖

在不久的將來，現成的智能生物假體可以促進患者細胞的自我內皮化，這可能是一種解決方案，允許自體血管組織再生，而不僅僅是由人工假體替代。在成人和兒童心血管手術中使用生物可吸收支架的想法是極具挑戰性的，我們希望這將成為大多數心血管手術中心的常規程序的一部分。

確認:一個也沒有。

利益衝突:一個也沒有。

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引用:陳曉明，陳曉明，陳曉明，陳曉明。(2015)生物可吸收支架在心血管手術中的應用。《心髒健康》雜誌1(2):doi http://dx.doi。org/10.16966/2379 - 769 x.108

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出版的曆史:

收到日期:2015年7月16日

接受日期:7月21日

發表日期:2015年7月25日