新型可舒缩泪道支架的制备及其力学性能研究

廖桂仪, 邱颖萍, 张 娟, 牛国桢, 黄心瑜, 毕燕龙

(同济大学附属同济医院眼科，上海 200065)

泪道阻塞性疾病(larimal duct obstruction disease, LDOD)是一种临床常见的慢性泪道疾病，临床主要表现为溢泪，可伴视物模糊、眼分泌物增加、鼻泪道周围皮肤不适等[1-4]。不可控制的溢泪会严重影响生活质量，妨碍社交。鼻泪管置管术为近年来广泛应用于临床LDOD的微创治疗方式。但临床上应用的传统置管粗细固定，长期应用易形成无功能腔，拔管后数周泪道易再次发生狭窄引起溢泪，其远期疗效具有不确定性[7-9]。因此，研发更具疗效、安全可用的新型泪道置管十分必要。

1 资料与方法

1.1 新型可舒缩泪道支架的制备

与杭州康生医疗器械有限公司合作研制新型可舒缩泪道支架，其公司通过EN ISO 9001和EN ISO13485国际质量管理体系，产品均通过欧盟CE及美国FDA认证。本新型可舒缩泪道支架选用主要材料为硅胶(美国道康宁公司)。选用SILASTIC®Q7-4750医用级ETR弹性套装。首先，将SILASTIC®Q7-4750医用级ETR弹性套装经过炼胶、压膜制作出3个部件，其中支架体1和固定装置4、单向阀2和变换接头5及囊体3分别为一体成型配件，将配件3囊体套入配件1支架体外，利用日本东芝集团生产的符合美国FDA、USDA及NSF的RTV118胶水粘合固定1h，后将由配件2单向阀和配件5变换接头组成的一体成型配件插入配件1支架体内，用RTV118胶水粘合固定1h，实现“新型可舒缩泪道支架”的制作。其中支架体1为实心柱状结构，囊体3包附于支架体1外具有可扩张性，变换接头5与单向阀2一端与支架体1和囊体3的间隙相连，见图1。

1.2 物理性能检测

1.2.1 一般物理学参数 用刻度值0.02mm的精密游标卡尺测量新型可舒缩泪道支架和泪道扩张引流管初始长度(L1)、头部宽、外径(DO1)、内径(DI1)、泪道支架外壁厚。再反复注生理盐水1mL扩张回复外壁50次后，测量支架长度(L2)、头部宽、外径(DO2)、内径(DI2)。测量时，将待测长度、外径置于外测量爪之间，右大拇指缓缓推动游标，当支架与量爪紧紧相贴时，即可读数[10]。将新型可舒缩泪道支架球囊注水，记录注入生理盐水量与管径的关系。使用镊子夹住支架两端，将支架弯曲约90℃，然后放开镊子，置于光学显微镜下观察其回复程度及是否断裂[10]。在固定装置处，使用弹簧测力计用手术缝线施以10N的力牵拉，维持20s后松开缝线，置于光学显微镜下观察固定装置牵拉处的折裂情况。

1.2.2 径向压缩性能测试[11-14](compression resistance test) 下述测试物理性能为支架的物理性能，非材料的物理性能，并于球囊扩张的状态下进行试验，更符合临床使用的条件，目前国际上和国内尚无相关标准，因此与现有市面上的支架做对比。利用人造生物管道径向压缩仪(LLY-06D，山东莱州电子仪器有限公司)。所有试验均在标准环境条件： 温度(20±1)℃，相对湿度(65±2)%下进行。以新型可舒缩泪道支架和泪道扩张引流管为两组试样，将其置于试样台上，以10mm/min的加载速度分别对两试样中部进行压缩至试样初始直径的50%(et),记录最大压缩强力作为径向压缩力。再以10mm/min的卸载速度移除压力，记录外力完全移除后支架管相对压缩50%的形变回复量(e1)与外力完全移除后观察25s，记录试样的形变回复量(e2)。应用径向压缩仪检测外力作用与两试样支架管径的关系。弹性回复力(elastic recovery, ER)为(e1+e2)与et的比值。急弹性回复力为e1与et的比值。取3次平均值作为实验结果。

1.2.3 轴向拉伸测试[11-14](axial tension test) 下述测试物理性能为支架的物理性能，非材料的物理性能，以此更符合临床使用的条件，而目前尚无相关标准，因此与现有市面上的支架做对比。利用微机控制电子万能试验机(ETM204C，深圳市美信检测技术股份有限公司)。参照ASTM D41206a(2013)硫化橡胶、热塑橡胶和热塑合成橡胶的标准试验方法。检测环境温度23.2℃，环境相对湿度为52%，将试样置于试样台上，拉伸速度500mm/min。记录支架试样拉伸强度(tensile strength,TS)和断裂伸长率(breaking elongation rate)，结果取3次的平均值。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 新型可舒缩泪道支架产品

新型可舒缩泪道支架利用美国硅胶(SILASTIC®Q7-4750)为原材料，分3部分一体成型后使用118胶水组合为一体，实现可个性化舒缩泪道管径的支架结构。新型可舒缩泪道支架由5个部件组成： 支架体1，单向阀2，囊体3，固定装置4，变换接头5。在临床上使用时，固定装置4可绑有缝线，与已从泪点顺行安置于鼻泪道的探针下的记忆导丝连接，在记忆导丝的引导下支架逆行进入鼻泪道，直到到达泪囊处，使固定装置4固定于泪囊处，而缝线末端则从泪点处显露在外，等手术后一周可将缝线去除。变换接头5可连接注射器而向支架内注水，注入的水经由单向阀2进入支架体1与囊体3的间隙，囊体3相应向外扩张，可舒缩泪道支架管径相应变大，见图1。

图1 自制可舒缩泪道支架示意图Fig.1 Diagrams of novel dilatable lacrimal duct stentA： 支架示意图；B： 注入生理盐水之前，未扩张状态；C： 注入0.5mL生理盐水后，囊体3扩张；1： 支架体；2： 单向阀；3： 囊体；4： 固定装置；5： 变换接头

2.2 一般物理学参数

新型可舒缩泪道支架： 表面光滑，质地均匀，外形连续，呈半透明。未压缩或拉伸状态下管长(LA1)6.848mm，头部宽4.0mm，外直径(DOA1)3.62mm，内直径(DIA1)3.00mm，泪道支架外壁厚0.31mm。反复扩张回复外壁50次后，管长6.848mm，头部宽4.0mm，外直径3.68mm，内直径3.0mm。球囊注水与管径的关系见图2。截取一截，显微镜下见断面光整，未见残缺、碎裂。弯曲支架90℃后放开，可舒缩泪道支架快速回复，未见折裂。固定装置处被手术缝线用10N的力牵拉20s后，显微镜下牵拉处未见折裂。

图2 新型可舒缩泪道支架球囊注水量与管径关系Fig.2 The relationship between saline injection and the diameter of novel dilatable lacrimal duct stent

泪道扩张引流管： 表面光滑，质地均匀，外形连续，呈半透明。未压缩或拉伸状态下管长(LB1)6.682cm，头部宽3.674mm，外直径(DOB1)3.30mm，泪道支架壁厚1mm。截取一截，显微镜下观察横断面光整，未见残缺、碎裂。弯曲支架90℃后放开，泪道扩张引流管快速回复，未见折裂。

2.3 径向压缩性能测试

新型可舒缩泪道支架和泪道扩张引流管的径向压缩性能如图3。由两支架应力-应变曲线可见，新型可舒缩泪道支架在形变达27%左右之前应力-应变曲线几乎为直线，形变达27%左右形变时为支架管的应变屈服点，之后较小的增力即可产生较大的形变，新型可舒缩泪道支架的ER为97.1%，急弹性回复力为95.7%。泪道扩张引流管的应变屈服点为形变达24%左右，ER为98.3%，急弹性回复力为97.4%。

图3 新型可舒缩泪道支架和泪道扩张引流管的径向压缩曲线Fig.3 Radial compression curves of novel dilatable lacrimal duct stent and nasolacrimal duct expansion drainage stent

2.4 轴向拉伸测试

新型可舒缩泪道支架拉伸强度(2.71±0.29) MPa，拉断伸长率(360±31.12)%；泪道扩张引流管拉伸强度(2.66±0.22) MPa，拉断伸长率(500±44.28)%。拉伸强度及拉断伸长率在新型可舒缩泪道支架和泪道扩张引流管组间差异无统计学意义(拉伸强度P=0.105，断裂伸长率P=0.746)。

3 讨 论

临床上应用的传统泪道支架置入期间，泪道腔一直处于封闭状态，泪道腔黏膜壁自身调节舒缩能力不能维持，这可能是拔管后远期的再阻塞率高的原因之一。因此许多病例会反复置管，多次手术会对泪道产生潜在伤害、对患者生理、心理及经济造成较大负担。本研究利用硅胶为主要材料，成功制作出新型可舒缩泪道支架，整个支架由内部支撑支架体1、外部可扩张囊体3和固定装置4为主体组成，先期放置时不需扩张外部囊腔，后期可经单向阀2个性化通过注入生理盐水或空气来舒缩外部囊腔，从而对泪道内径进行调节，使得患者在整个治疗期间不需要更换支架，以期达到较理想的疗效。根据个体泪道阻塞程度的不同，调整生理盐水注射量，注射后维持时间可长可短，这种被动的泪道管腔的调节虽不如主动调节，但可将趋于粘连的组织重新松解，激发泪道平滑肌潜在的调节功能，在一定程度上保持泪道内壁固有的舒缩弹性。同时，新型可舒缩泪道支架通过放置未扩张较细的支架，腾出部分空间进行泪道冲洗，从而达到真正的支架放置期间的泪道内炎性物质的清除，为泪道提供良好的复原环境。

泪道支架的物理性能在手术操作、置管期空间维持及舒适性方面均有着至关重要的作用，应具有较好的强力、可挠曲性及较小的表面摩擦力等[11]。从新型可舒缩泪道支架球囊注水量与管径的关系中可见，在注水量达0.4mL之前，管径呈相对均匀的向外扩张。张虹等[15]报导正常人骨性泪道最狭窄处直径(4.1±0.5) mm，其中男性骨性泪道最狭窄处为(4.4±0.6) mm，正常女性骨性泪道最狭窄处(3.8±0.4) mm。原发性鼻泪道阻塞骨性泪道最小直径(3.1±0.4) mm。注水后的支架管径达4.88mm，大于正常人骨性泪道狭窄最狭窄处直径，已能起扩张泪道的功能，虽然在注水量>0.4mL之后泪道支架的管径为不均匀的向外扩张，但实际应用时，并不必要。新型可舒缩泪道支架与泪道扩张引流管相比，具有较好的径向压缩性能，但弹性回复较差。说明自制可舒缩泪道支架对鼻泪道狭窄处有较好的支撑作用，可较有效抵抗泪道内壁向内的压力，有利于在体内发挥持久机械支撑。新型可舒缩泪道支架相较于泪道扩张引流管有较好的拉伸强度，但泪道扩张引流管的断裂伸长率比自制可舒缩泪道支架要大得多，可见新型可舒缩泪道支架具有较好抵抗外来拉力的强度，有利于置管时遇阻塞部位的通过、拔管时较好防止断端残留泪道的发生[16]。新型可舒缩泪道支架脆性较高，即延展性较泪道扩张引流管低，治疗结束后拔管时可能存在轻微不适感。

综上所述，本研究成功制作出具“球囊”结构的新型可舒缩泪道支架，可根据个体泪道阻塞程度的不同，通过生理盐水的注射量，调节泪道的内部直径，随注入体积增加，该支架管径呈线型扩张，能检测出临床使用的安全范围。目前国内外未见可协助泪道收缩支架产品的相似报道。新型可舒缩泪道支架与泪道扩张引流管相比，具有较好的径向压缩性能及轴向拉伸强度，提示临床使用有较好的安全性及可用性。本新型可舒缩泪道支架在注入生理盐水后，注入液自变换接头溢出，显示单向阀功能不完善，尚待进一步优化。