胸主动脉腔内隔绝术中支架远端流出道力学性质分析

沈 毓，陈 政，陆清声

近年来越来越多研究报道胸主动脉夹层腔内治疗中发生支架源性新发破口（stent-graft induced new entry，SINE）并发症，且主要关注点在于支架远端放大率［1-4］。限制性裸支架技术有效降低了这一并发症发生。一些研究认为限制性裸支架可明显改善支架顺应性，改善术后主动脉重塑情况，降低二次手术风险［5-6］。然而临床实践中仍可能发生支架远端SINE及联合置入段支架破裂［7］。这可能与联合置入段支架选择不匹配有关，但缺乏相关资料和证据。目前鲜见有研究对联合置入段支架力学性质进行分析。本研究拟通过胸主动脉夹层腔内隔绝术中支架联合置入段的体外力学测试，比较不同支架组合后的力学性质差异，为胸主动脉夹层腔内治疗中远端支架选择策略提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验支架

主体支架：MicroPort Hercules（30-26-160 mm，32-28-160 mm，34-30-160mm，36-32-160 mm）、Gore TAG（34-34-100 mm）、Medtronic Valiant（32-32-155 mm）、Cook Zenith（36-36 mm），见表1；裸支架：OptiMed Sinus-XL（20-20-80 mm，22-22-80 mm，24-24-80 mm）。上述实验支架均为相关企业提供的样品，用后归还，不存在任何利益纠纷。

表1 不同尺寸主体支架

1.2 测试方法

采用RX-650径向力测试仪（Machine Solutions，美国）对实验支架进行测试，测试环境为37℃封闭温箱，非液体循环（测试标准：BS EN ISO 25539-1：2009 Cardiovascular Implants-Endovascular devices，Part1：Endovascular Prostheses D.5.3.15 Radial Force）。所测试支架均为相关企业提供的样品，为保持支架结构完整性，将完全展开的支架流出道（支架远端4～5 cm）放入测试仪。为测试的准确性和完整性，试验中将裸支架完全套叠主体支架远端，即为联合置入段。测试时，将支架压缩至最小直径，然后通过支架自身弹性恢复至展开状态。通过测试仪记录支架流出道的力学变化［8］。每次支架测试重复测3次。所测径向力（radial force，RF）值平均至每毫米长度支架所产生的力（牛顿）。测试环境和过程见图1。

图1 RX-650径向力测试仪

1.3 测试指标

慢性外扩张力（chronic outward force，COF）：外圈齿轮释放过程中支架对外作用力；径向阻力（radial resistive force，RRF）：外圈齿轮压缩过程中支架对外作用力［9］。RF单位为N，强度单位为N/mm，支架进入测试仪的长度单位为mm。

2 结果

测试结果显示，在压缩程度一致情况下，不同尺寸Hercules支架间远端RF大体相似，支架放大率低于14.75%～17.04%时COF增高较快，随后呈相对缓慢增高趋势（图2①）；Zenith 36-36 mm支架、TAG 34-34 mm支架、Valiant 32-32 mm支架间比较，支架COF随着放大率变化同样存在相应增高差异，Zenith支架COF曲线拐点出现更早，且拐点相对不明显（图2②）。

图2 主体支架COF曲线图

在相同的压缩程度下，相同尺寸裸支架联合不同尺寸主体支架的RF曲线出现初始测试值对应直径有差异，但压缩过程中RF曲线总体相近（图3），这表明裸支架选择对联合置入段RF大小的影响较为关键。

图3 Hercules主体支架联合Optimed裸支架的RF曲线图

在初始压缩程度下，联合置入段可一定程度上改善支架RF大小；在高压缩程度下，联合置入段支架RF大小高于单一主体支架置入，见图4。例如，Valiant 32-32联合Optimed时联合支架置入段COF小于单一主体支架COF，直至直径压缩至＜18.18 mm。

图4 单一主体支架与主体支架联合裸支架的COF曲线对比

3 讨论

2010年以来，多项研究报道主动脉夹层腔内修复术后出现SINE并发症［1-2］。Dong等［10］研究报道SINE发生及其可能机制，考虑主动脉真腔顺应性、支架应力性质及回弹趋势是SINE发生的重要原因。一些研究发现支架移植物在不同放大率下的RF水平不一，支架高RF作用是导致SINE的重要原因［3-4］。目前有多种旨在降低主动脉夹层患者术后SINE发生的治疗方式，使用锥形支架可降低真腔顺应性，使用限制性支架也可明显降低SINE发生。多项研究结果显示，使用限制性裸支架患者与未使用患者相比可避免发生SINE且生存效益更好［5-6，11］。然而若裸支架与主体支架不匹配，也可能导致支架脱位和破裂。目前关于如何规范使用限制性裸支架尚未形成共识。

支架RF通过作用于血管壁起到扩张血管、保持管腔通畅的重要作用。Duerig等［12］最先提出RF主要包括RRF和COF，RRF在支架压缩过程中起作用，防止支架直接被压闭，COF在支架置入后持续作用于血管壁，以恢复其自然状态。虽然在整个支架压缩过程中RRF均大于COF，但两者作用时机不同，因此支架COF通常被认为是引起血管壁损伤的主要因素。

本研究单一主体支架测试结果表明，降低支架远端超放大率可降低COF。Jang等［4］研究显示支架远端放大率每发生10%变化，相应支架远端SINE风险升高28%（HR=1.28，95%CI=1.12～1.48，P＜0.01）。本研究中除Zenith支架外，其他品牌支架在初始压缩过程中会出现一明显拐点，Zenith支架拐点相对不明显。这可能与支架采用不锈钢为支撑金属有关，不锈钢材料相对于镍钛合金能提供更强的支撑力和膨胀力，使支架释放过程中其内腔能展开得更充分。本研究通过比较相同尺寸裸支架联合不同尺寸主体支架的力学性质发现，在相同压缩程度下COF曲线相近，认为限制性裸支架可通过改变流出道口径使支架整体更好地适应真腔的解剖环境，从而影响联合置入段RF大小；同时观察到初始压缩段联合裸支架的RF小，高压缩程度下联合置入段的支架RF高于单一主体支架置入，认为联合裸支架置入可在一定范围内改善支架远端RF力，超过一定压缩程度后联合置入段产生的RF比单一主体支架产生的RF更大，血管内膜损伤风险也更高。对于这一现象，本研究认为相比单一主体支架，联合置入段产生初始RF的压缩直径取决于裸支架直径大小，产生RF的初始压缩直径通常大于裸支架展开直径，即裸支架与主体支架产生叠加效应开始出现。叠加效应出现后，单一主体支架由于压缩率更大，所产生的COF值比联合段大。然而在进一步压缩过程中，当两者叠加效果超过单一主体支架时即产生曲线交点。这提示如果没有合适尺寸的裸支架，使用裸支架反而更危险。Canaud等［13］通过系统分析报道，9.26%（10/108）联合置入段支架相关并发症中包括支架移位5例，支架与血管壁贴合不紧密4例，联合置入段SINE 1例。

上述结果对支架设计及临床治疗的启发是：①选择放大率合适的裸支架，有利于降低远端内膜损伤风险；②在远端真腔受压较重且无合适尺寸裸支架时，单独采用主体支架可能更为安全；③支架结构设计可进一步优化，以降低支架远端RF，降低支架相关并发症风险。

本研究尚存不足，如未对急性夹层和慢性夹层的不同进行分析，未权衡主动脉真腔重塑与COF对血管内膜是否损伤，测试是通过径向力测试仪进行，而临床上远端支架选择通常依据被压缩后远端锚定区真腔长径，两者在形态上有明显差异。还需要进一步通过实验研究和病例回顾进行论证。

总之，限制性裸支架应用可通过降低支架移植物远端放大率减少对远端血管内膜的损伤，但联合置入段裸支架压缩程度过大反而会有害。