上海医疗器械博览会Medtec解读一篇关于取栓支架的工程学综述
2024-08-21
引言
上海医疗器械博览会Medtec就取栓支架的话题来解读一篇2022年的综述。这篇综述探讨了支架取栓器的设计和工程方面的内容，以及各种支架取栓器的临床证据。除了综述本身的内容，我也会针对里面出现的一些比较有趣的内容做一个展开和解释，希望这篇文章能够帮助大家更细致的了解取栓支架。
支架取栓器的功能要求和特征
支架特征
支架取栓器的构造可以利用支架设计中的多个变量来实现最佳性能并满足上述设计要求。Stoeckel等人先前使用支架的五个特征来分类所有可用的医疗支架。这些特征包括使用的材料（Material）、原材料形式（Form）、制造方法（Fabrication）、几何配置（Geometry）和支架附加物（Additions）[1]。
材料
（Material）
支架使用的材料取决于支架是自膨胀的还是需要球囊扩张的。自膨胀支架是理想的支架取栓器，因为它们不需要放置球囊（打球囊也影响时间），到位性也比球扩支架更好。这些材料需要低弹性模量（衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度）和高屈服应力（应力有微小的增加，而应变却急剧增长的现象，称为屈服，使材料发生屈服时的正应力就是材料的屈服应力），或者是高形状记忆性能镍钛合金，镍钛合金是可以恢复高达10%的弹性变形。这些特性允许支架具有高弹性应变，大多数支架取栓器都是基于镍钛合金的自膨胀支架。
原材料形式（Form）
支架的原材料可以有几种不同的形式。这些包括薄片（sheet）、管材（tubing）、线材（wire）和带材（ribbon forms，扁线）。基于薄片的支架必须在形成图案后卷成管状配置。现有支架取栓器的原材料形式存在差异。
制造方法（Fabrication）
制造方法是指形成支架的机械过程，主要取决于使用的原材料形式。线材可以通过缠绕（coiling）、编织（braiding）或编织技术（knitting techniques）形成支架（这里面braiding是指将多股线条交织在一起形成辫子的过程，而knitting则是指使用针或机器将纱线编织成布料或服装的过程）。激光切割作用于管状金属，也是最常用的机制。自膨胀支架可以在小尺寸或扩展条件下进行切割，切割后必须进行去毛刺和表面处理。另一种可能的技术是水射流切割，与激光切割相比，水射流切割的优点是不产生沿切割表面的热影响区。大多数可用的支架取栓器采用激光切割制造方法。
几何配置（Geometry）
线圈形（Coil）：螺旋设计非常灵活，但径向强度有限，膨胀率也较低。
螺旋盘绕（Helical spiral）：螺旋盘绕支架类似于螺旋设计，因此共享螺旋支架的高灵活性和低径向强度。可以添加纵向连接以增加径向强度，但会牺牲部分灵活性。
编织（Woven）：编织设计由一根或多根线材组成，可以编织在一起。一些自膨胀支架会利用这种几何设计。然而，缩短是这类支架的一个重要问题。
支架附加物（Additions）
支架结构上的附加元件在透视下可视化方面提供了帮助，例如显影标记或涂层，或在功能方面提供了益处，如药物涂层、可生物相容的涂层或亲水涂层。由于镍钛合金是大多数支架取栓器的主要材料，他的透视下可视性差，因此在制造这些支架时经常使用显影添加物（一般会用铂金或者钽金属）。
（更大的钽不透射线标记物）
（钽不透射线标记物焊接在镍钛金属上）
现有支架取栓器的简要回顾
本综述旨在研究现有（和历史上）的支架取栓器，根据上述系统对其进行分类，并回顾有关其临床应用的可用证据。
第一代器械：线圈取栓器
MERCI取栓器：MERCI取栓器（Concentric Medical，Mountain View，CA）是第一个获得美国FDA批准用于急性缺血性卒中再通治疗的器械，于2004年8月获得批准。该器械不是一种真正的支架取栓器，通常分类为线圈取栓器。该器械有两个版本，X和L，其中X获得批准用于机械取栓，而L仅获批准用于异物移除。两种器械有两种尺寸。X器械由具有记忆形状的镍钛合金丝组成，远端尖端有五个螺旋环。器械位于送达导管内的直线配置中，但由于镍钛合金的构造，一旦在目标血管内解鞘，它能够符合其记忆形状。线圈设计表明该器械的径向强度较低，这可能是再灌注率较低的原因。
（MERCI取栓器）
MERCI取栓器进行了第一和第二阶段的前瞻性、非随机研究，共招募了25个中心的151名患者。每名患者平均进行2.9次取栓尝试。这些研究显示再通率为48%，如果与动脉内溶栓治疗（tPA）结合，取栓率提高到58%。不良事件发生在7.1%的患者中，7.8%的患者出现症状性颅内出血，其中45%因血管破裂。
这些试验被认为是阴性的最重要原因是第一代取栓器械的再通率较低。这意味着干预组和对照组之间的血管造影结果差异不足以显示临床益处。MR RESCUE试验中提高血管造影结果的临床结果也突出了这一点。此外，CT血管造影并未统一提供，使用血管成像确认大血管闭塞也不是统一的入组标准。这些试验揭示了在治疗大血管闭塞中提高再通率的迫切性。
其他第一代器械也达到了不同的开发和测试阶段，但并未像MERCI器械一样广泛使用。这些器械包括Phenox（Phenox，德国）、Catch（Balt，法国Montmorency）和远端通路导管DAC（Concentric Medical，Mountain View，CA）。
（Catch）
第二代器械：真正的支架取栓器
颅内自膨支架最初设计用于动脉瘤治疗，作为弹簧圈栓塞的辅助工具。最初有几个作者报道了这种支架的off-labal用途，主要用于永久性部署在动脉闭塞部位。一些早期结果显示，二代与第一代支架相比，再通率更高。自膨支架使血管再通的机制是支架支柱的扩张将血栓捕获并进行机械破坏。然后是化学或内源性溶栓，可能是由于支架部署后立即获得的前向血流所致。（血液是最好的溶栓剂！）
（半释放Enterprise）
虽然这项初步技术并未直接尝试取栓，但用支架来帮助闭塞血管暂时恢复血流成为了血管内卒中治疗的新方法。后续也有其他为动脉瘤治疗设计的自膨胀支架使用的案例，包括尝试使用支架本身进行血栓切除。这推动了用于血栓切除手术的专用支架器械的发展。当其他取栓技术失败时，使用可解脱支架作为补救措施仍然是一个可行的选择。
（Solitaire支架）
Solitaire：Solitaire FR（血流恢复）支架取栓器（Covidien/Medtronic，Dublin, Ireland）是第一个专用的血栓切除支架。之前有一种Solitaire AB（动脉瘤辅助）器械，用于建立临时通路和取栓。
据上海医疗器械博览会Medtec了解，当前器械是第四代Solitaire X。它是一种镍钛合金支架，由镍钛合金片激光切割并成型为重叠的参数设计。几何配置为闭合单元设计，具有顶点-顶点连接（如下图）。支架有3、4和6 mm直径可用，3 mm直径的支架长度为20 mm，4 mm直径的支架长度为20和40 mm，6 mm支架的长度为20、24和40 mm。支架在近端和远端以及支架长度上均匀间隔5-10 mm处均有铂金标记，用于可视化支架的打开和血栓整合。
参数设计导致支架覆盖重叠，增加了血栓接触。支架施加的径向力也取决于血管直径。
动物研究显示Solitaire FR器械在移除血栓方面取得了高度成功。在100%的病例中观察到TICI 3血流恢复，并且在大多数病例中实现了立即血流恢复。
单中心经验显示，该器械在79%的前循环病例中实现了首次通过再通（TICI 2b/3），整体成功再通率为72.8%。另一项研究显示，使用Solitaire器械的再通率为89%。初步研究中的并发症率较低，脑内出血率为2%，蛛网膜下腔出血率为4-6%。
使用第二代器械进行血栓切除的证据：Solitaire FR和Trevo均进行了随机试验，比较它们与MERCI取栓器的效果。这些研究显示，与MERCI取栓器相比，Solitaire和Trevo支架的血管造影结果和临床结果显著更好。这些研究共同证明了与第一代取栓器相比，取栓技术的显著改进。在比较Solitaire FR或Trevo与MERCI器械的联合试验中，再通率分别为82%和62%。此外，ICH率为10%，而MERCI器械的ICH率为28%，显示了第二代器械的安全性也有了显著改善。
第二代支架取栓器参与了评估血栓切除术与药物治疗对大血管闭塞卒中效果的关键随机对照试验。共进行了五项随机对照试验：MR CLEAN、EXTEND-IA、ESCAPE、REVASCAT和SWIFT-PRIME，显示与药物治疗相比，神经结果显著改善，良好临床结果（改良Rankin评分0-2）的绝对增加率在13.5%至31.4%之间。另一项研究显示，良好临床结果的改善率为12.1%。这些试验中的血栓取栓术占据了重要位置。六项试验中的四项仅使用支架取栓器作为干预组，另一项试验中，干预组使用支架取栓器的比例分别为81.5%和86.1%。这些试验的完全再通率分别为58.7%和72.4%，而仅使用支架取栓器的试验的再通率为65.7%至88.0%。
这些试验中支架取栓器的安全性得到了充分记录。干预组的症状性ICH率在0%至7.7%之间，没有一项试验显示与非手术组有差异。
DAWN试验使用Trevo支架取栓器作为干预组，长达24小时，显示治疗患者的再通率为84%。试验还显示，良好临床结果（mRS 0-2）的绝对差异为36%。干预组的症状性ICH风险为6%。
（DAWN试验）
第三代器械：提高首次通过再通率和减少远端栓塞
虽然第二代支架取栓器已成为急性卒中治疗的主流，但仍有新器械不断开发。这些器械旨在建立在现有支架取栓器的成功基础上，通过提高首次通过再通率，减少血栓碎片的远端栓塞，并通过降低并发症率来改善器械的安全性。首次尝试血栓切除术（TICI 3）后的完全再通被称为首次通过效果（FPE），并已被证明是利用第二代器械进行机械血栓切除术后结果的重要预测指标[3]。
Embotrap revascularization device：EmboTrap（Cerenovus，CA）是一种由两层镍钛合金激光切割制成的器械，内层为1.25 mm闭合单元支架，具有高径向力，外层为5/6.5 mm开放单元结构，径向力较低。外层结构在末端转换为闭合单元设计，用于作为远端保护区，捕获机械血栓切除过程中产生的血栓碎片。近端和远端添加了显影标记用于可视化。最新版本的器械–EmboTrap III，有三种尺寸：5×22 mm，5×37 mm和6.5×45 mm。外层结构的大开口旨在接受血栓进入两层之间的空间，而高径向力的内层支架在闭塞部位创建一个流动通道，立即恢复血流。外层叶片旨在保持与血管壁的贴附，以在器械移除过程中保留捕获的血栓，闭合设计的末端旨在捕获血栓碎片。模拟中大脑中动脉机械血栓切除术期间的远端栓塞量研究显示，EmboTrap产生的超过1 mm的栓塞显著少于Solitaire FR支架取栓器。
（The Embotrap III revascularization device in 5 × 22mm, 5 × 37mm, and 6.5 × 45mm sizes）
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讨论
参考文献
[1]. Stoeckel D, Bonsignore C and Duda S. A survey of stent designs. Minim Invasive Ther Allied Technol 2002; 11: 137–147.
[2]. Kelly ME, Furlan AJ and Fiorella D. Recanalization of an acute middle cerebral artery occlusion using a self expanding, reconstrainable, intracranial microstent as a temporary endovascular bypass. Stroke 2008; 39: 1770–1773.
[3]. Zaidat OO, Castonguay AC, Linfante I, et al. First pass effect: a new measure for stroke thrombectomy devices. Stroke 2018; 49: 660–666
[4]. Machi P, Jourdan F, Ambard D, et al. Experimental evaluation of stent retrievers’ mechanical properties and effectiveness. J Neurointerv Surg 2017; 9: 257–263.
文章来源：Syed Uzair Ahmed , Xiongbiao Chen. Stentrievers : An engineering review. Interventional Neuroradiology. 2023;29(2):125-133.
