利用反向螺旋套管辅助的螺旋管弹簧式血管支架研究

郭红

长沙卫生职业学院，湖南长沙410100

利用反向螺旋套管辅助的螺旋管弹簧式血管支架研究

郭红

长沙卫生职业学院，湖南长沙410100

提出了一种螺旋血管支架，其基本原理是：一根细小矩形截面的弹簧钢丝绕制成螺旋管状，形成弹簧血管支架，假定该弹簧血管支架顺时针绕制，一个弹簧管逆时针绕制，并刚好套住该弹簧，弹簧管与弹簧血管支架，两者的弹力大小相等并且方向相反，在弹簧血管支架套入弹簧管后，两者会合成为一根直的丝状，当弹簧血管支架塞进血管到达目标后，慢慢扯出弹簧管，弹簧血管支架就会还原成弹簧状，成为弹簧血管支架。它具有以下优势：结构简单；材料普通；制造成本低廉；弯曲性好；导入血管时直径很小；血管支架成型的长度可以根据需要而事先任意设定。

血管支架；自展型金属内支架；弹簧式血管支架

心血管疾病已经成为人类健康的第一大杀手，血管支架是治疗心血管疾病的重要方法之一。在进入血管前，先将支架的植入时的外径变成很小，以利于在血管中穿行，然后借助于医学影像设备的监护，利用手术器械（如穿刺针、导管等），经动脉将支架送达病变部位，然后撑开支架，从而使病变动脉撑开。血管支架经历了数十年的发展，近些年，材料、结构设计和工艺成为了国内外研究的热点方向，目前各类支架有十余种[1-6]，但主流结构有以下3类：①热记忆支架；②球囊扩张型支架；③自展型金属内支架。

1　理想化的血管支架

目前各类支架都不理想，理想的血管支架应该具有以下特征：①结构简单、材料普通，制造成本低廉；②导入血管时直径很小，更容易送达病变血管处；③容易弯曲，即容易通过弯曲的血管；④到达靶血管时安放操作容易；⑤支架撑开的直径可以根据需要而事先任意设定；⑥支架成型的长度可以根据需要而事先任意设定；⑦与人体可以友好相处，不会出现排异现象；⑧经过设定的时间后，可以自动降解。

2　螺旋管弹簧式血管支架结构和原理

利用反向螺旋套管辅助的螺旋管弹簧式血管支架(图1为其示意图)，以下简称为螺旋支架。其基本原理是：由一根矩形截面的细小弹簧钢丝绕制成螺旋管状的弹簧支架，假定该弹簧支架顺时针绕制，一个套住弹簧的管子逆时针绕制（简称弹簧管），弹簧管与弹簧支架的弹力大小相等方向相反，在支架弹簧丝套入弹簧管后，两者会成为一根直的丝状结构，简称弹簧合成丝，当弹簧支架塞进血管到达目标后退出弹簧管，弹簧支架就会还原成弹簧状，成为弹簧支架[7]。

在实验中，采用截面为1mm×0.3mm的不锈钢弹簧丝，绕制成直径为2.5mm的螺旋管，相邻两圈之间的间隙为0.5mm。理论上说，为了使弹簧钢丝变直，应该要套入一根反向螺旋的胶管，但实际上，套入一根直的橡胶管，成为直橡胶管与弹簧丝的合成管，也是可行的。因为直橡胶管外径为2mm，而不锈钢弹簧丝只有0.3mm厚，所以橡胶管基本克服了弹簧丝的弹力，合成管的弯曲度很小，或者说曲率半径很大，约10cm数量级。

螺旋支架的关键点之一是要考虑到进入血管时的难易程度，注意到弹簧丝的截面为1mm×0.3mm，定义宽边（1mm边）与长度所形成的面为宽面，窄边（0.3mm边）与长度所形成的面为窄面，容易理解，弹簧丝在窄面的法线方向很难弯曲，而在宽面的法线方向很容弯曲，实际上，通过扭转合成管可以调整宽面的法线方向，使得合成管可以在任何方向都很容弯曲，即，可以进入到严重弯曲的血管。通过对动物心脏的植入实验，证明该螺旋管可以在血管中随意弯曲，适应对各种复杂走向的血管的植入。

3　植入过程

当合成丝到达目标位置后，需用一根钢丝将支架弹簧丝推出，形成螺线管状弹簧。在这步操作中，实验表明，如果将支架弹簧丝直接推出，因为该弹簧丝会自行卷绕成螺线管状弹簧，弹簧丝的尖头有可能扎入血管壁，所以直接将弹簧丝推出是不行的，必须是边旋转边推出。具体地说，在推出弹簧丝的同时旋转弹簧合成丝，使螺旋弹簧的尖头呈微量的退行旋转，从而避免扎入血管壁。

图1　螺线管弹簧式血管支架

4　与自展型金属内支架对比分析

自展型金属内支架，目前临床应用最广、研究最为深入的主流支架。由此可知，螺旋支架如果能够替代自展型金属内支架，实际上就成了最具有应用价值的血管支架。自展型金属内支架，植入前被压缩直径，后导入至靶血管，然后撑开，支撑在血管内。Gianturco stent自展型支架是用不锈钢丝纵向折弯5～10个“Z”字形，并将其两端焊接而成为管状结构；另一种Wallstent自展支架由不锈钢丝编织成网管状结构，具有良好的纵向柔韧性，同血管壁贴切，但体积相对较大。螺旋支架相对于自展型金属内支架，可以进行以下几方面的对比，从而定性分析螺旋支架的优势。

4.1易弯曲性对比

自展型金属内支架的弯曲，无论是哪一种结构，都是属于整个管截面的弯曲，从管截面方向看，上下左右都有金属丝在约束支架管的弯曲。

螺旋支架实际上就是一根金属丝，显然，在外力相等的前提下，相对于自展型金属内支架的管状多约束而言，一根金属丝更加容易弯曲。

4.2可制成的最小直径对比

自展型金属内支架的结构采用数个“Z”字形折弯，或者采用编织结构，而螺旋支架仅仅是一根弹簧，所以螺旋支架结构更简单。换句话说，因为螺旋支架结构更简单，所以直径可以更小。

4.3可制成的最大长度对比

Gianturco stent自展型支架是用不锈钢丝纵向折弯5～10个“Z”字形，这个长度是受限制的，而螺旋支架是一根弹簧，从理论上说，其长度是不受限制的。

4.4制造成本对比

自展型支架结构复杂，而螺旋支架结构简单，成本必然更低。从这4个对比看，螺旋支架全面优于自展型金属内支架，可以替代自展型金属内支架。

5　与热记忆支架对比分析

热记忆支架的材料是由镍钛合金丝，制成弹簧状螺旋结构，镍钛合金丝0℃时很柔软，相对于其他类型支架更容易穿过血管，当达到变相温度时却很快恢复到弹簧状。但是在导入时间稍长引起温度升高，则会在到达病变区之前恢复弹簧状，它虽然纵向灵活性及球囊扩张性，但是其出血的发生率居各类支架之首。

它的优势很明显：在植入前就是一根金属丝，所以很容易导入血管，并且可以做成很小直径的支架；它的劣势同样很明显：如果在到达目标之前就恢复了相变温度，成为了弹簧状，那对病人和医生都是灾难。

螺旋支架相对于了热记忆支架而言，保持了热记忆支架上述的优势;克服了热记忆支架上述的劣势。螺旋支架没有要求植入速度快的问题，可以从容地准确地植入。

6　与球囊扩张型支架对比分析

球囊扩张性支架，这种支架属于可控扩张，到达靶血管后，扩张支架直径与血管直径相匹配。它有两种类型，第一种是“Palmaz stet，刚性，所以缺乏纵向灵活性而不易通过弯曲、畸形血管；第二种是钽丝编织成管状金属网，机械柔软性和放射密度高是其主要优点，但钽属于稀有金属，价格昂贵且货源稀缺。

螺旋支架相对于球囊扩张性支架而言优势是很明显的，如：容易穿过各类弯曲、畸形血管；且材料普通、结构和加工简单、价格便宜。

7　结语

这种螺旋支架对比理想的血管支架的特征，基本上满足了特征⑴～⑹，如果进一步研究，制造出可以自动降解的，弹簧丝，就非常接近于理想的血管支架了。如果进一步研究，产生有足够弹性和足够强度的可自动降解材料，就制造出可以自动降解的弹簧丝，这就非常接近于理想的血管支架了。

[1]吴远浩.可降解金属血管支架研究进展[J].中国材料进展，2012,31（9）：27.

[2]黄楠.血管支架的国内外研发现状及产业概况[C]//第二届生物材料与组织工程产品质量控制国际研讨会论文集.北京：中国食品药品检定研究院，2011.

[3]罗平.血管支架的技术发展与国内产业状况[J].科学导报，2015（16）.

[4]欧阳墉.管腔内支架研究和开发的现状及展望[J].介入放射学杂志，2013（6）：441.

[5]Dotter CT,Buschmann RW，Mcking MK，et al.Transluminal expandable nitional coil stent grafting:preliminary report[J]. Radiology,1983，147:259.

[6]Palmaz JC.intravascular stents:tissue-stent interactions and design considerations[J].AJR,1993，160:613.

[7]郭红.《弹开式血管支架》，ZL2008 2 0006963.2.

[8]欧阳墉.管腔内支架治疗术后血液流变学变化[J].当代医学：中国介入放射学，2008（4）：373.

[9]徐文利，吴竞尧，谭丽丽，等.可降解铁基心血管支架材料的研究进展[J].材料导报，2012（1）：75.

[10]GUAN FangXia，MA ShanShan，SHI XinYi，et al.Biocompatibility of nano-hydroxyapatite/Mg-Zn-Ca alloy composite scaffolds to humanumbilical cord mesenchymal stem cells fromWharton's jelly in vitro[J].Science China(Life Sciences)，2014，57（2）：181-187.

Research on Spiral Tube Spring Blood Vessel Stent Assisted by Reverse Screw Shell

GUO Hong
Changsha Health Vocational College,Changsha,Hunan Province,410100 China

The paper puts forwards a screw blood vessel stent,and its basic principle is that a tiny rectangular section spring wire is made as the spiral tube and forms the spring blood vessel stent,assuming that the spring stent wounds clockwise,a spring tube wounds counterclockwise around the system,and just entangles the spring,the elasticity of the spring and spring tube stent is equal in size and opposite in direction,after the spring of stent into the spring tube,the two will synthesize into one straight filiform,when the spring blood vessel stent reaches the target,the spring tube will be slowly pulled and the spring blood vessel stent will restore to the spring shape as the spring blood vessel stent,and it has the following advantages,the structure is simple,the material is common,the manufacturing cost is low;the bending property is good;the diameter of the lead in the blood vessel is small and the length of the stent can be arbitrarily set as desired.

Blood vessel stent;Self-expanding metal stent;Spring blood vessel stent

R7

A

1672-5654（2016）11（b）-0069-03

10.16659/j.cnki.1672-5654.2016.32.069

2016-08-12）

郭红（1967.9-），女，湖南长沙人，副教授，研究方向：颌面修复。