冠脉介入球囊导管的进展

hellolinda

作者:李学奇(哈尔滨医科大学附属第四医院)

        事实上，任何发明创造都是为了满足实际工作的需要，近五年来，冠脉介入球囊导管的进展程度不大，其主要原因是目前应用于临床的球囊导管的性能已经很优秀，基本上满足了冠脉介入治疗的需要。尽管这样，球囊导管在跟踪性、推送性、灵活性、和顺应性等方面依然有提高的空间，但是，上述各种性能之间往往不可兼顾，互相制约，寻找各种性能的最佳平衡点，也是将来球囊导管研究的方向。另外，针对特殊的冠脉病变设计生产的球囊导管也有所进展。球囊的进步主要表现为制造球囊导管材料的进步、性能的改进、直径的缩小、外形和结构的改进。

        一、球囊导管材料和性能的改进

        可以用于制造球囊导管的有机高分子材料可达数十种，作为可以用于人体的医学材料应该满足以下几个条件：（1）物理稳定性：具有耐高温或射线等消毒需要；（2）化学稳定性：抗氧化和耐腐蚀、与血液接触不发生化学变化；（3）抗凝特性：无促凝作用；（4）安全性：无致癌及致过敏反应的性质。符合以上标准的材料为热塑性聚合物，如聚氨酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等等。新的球囊材料主要是上述材料的共聚物或共混物，共聚物多为刚性链段和柔性链段共聚而成，通过调节刚性和柔性链段的比例来调节材料的强度和柔软度，而共混物则是具有相容性的两种聚合物的简单混合，以此调节球囊的性能，在强度和柔软度之间寻找平衡[1]。

        （一）小直径球囊

        近年来随着PCI适应证的拓展，慢性闭塞病变（chronic coronary total occlusions, CTO）PCI比例逐渐升高，要求球囊直径越来越小。极小直径（1.25mm或1.0mm）的球囊可以成功穿透CTO病变完成手术。还有专门为CTO病变而设计的既细又短的球囊（1.25×6mm Sprinter球囊）。直径和长度极小的新型球囊提高了CTO病变PCI的成功率。

        （二）超高压球囊

        有些冠脉病变在造影下的钙化并不明显，但是，支架置入后发现支架膨胀不良，通常应用的高压球囊[2]、“buddy”导丝技术[3]、刻痕[4]和切割球囊等常规技术都无法充分扩张支架[5]。这种病变如果强行提高扩张压力，不但有冠脉穿孔且有球囊爆裂的风险。应用新型的非顺应性超高压力球囊（the OPN NC® High-Pressure PTCA Balloon (SIS Medical AG; Winterthur, Switzerland)）处理这类病变则成功率和安全性大大提高。José F. Díaz及其同事应用这种超高压球囊处理了8例其他非顺应性球囊扩张失败的病变，成功率达到75％，没有明显的并发症。OPN NC球囊的设计为双层结构，可以耐受40atm的超高压力[6].通常非顺应性球囊的爆破压为24atm左右，而OPN NC球囊爆破压高达40atm，可见用于制造这种球囊的材料优异的抗高压性能。极高爆破压的非顺应性球囊可以安全第扩张普通高压球囊无法充分扩张的冠脉病变。

        （三）细推送杆球囊

        如今，经桡动脉途径业已成为绝大多数PCI的入路，由于桡动脉直径的限制只能应用6F以下的指引导管。在处理复杂病变时，对球囊导管的推送杆的外径要求是越小越好，以兼容6F以下指引导管。Medtronic公司生产的Sprinter系列和Neich公司生产的Sapphire系列球囊都可以满足在6F指引导管中同时应用两个球囊的要求。在不影响球囊回抽速度的前提下，球囊整体外径的减小使手术过程更为安全、顺利、更微创。

        笔者相信，随着化工材料学领域的研究进展，将来一定会有各种性能更加优良的高分子材料用于制造球囊导管。

        二、球囊导管结构和形状的改进

        近年来，关于球囊的结构和形状改进及其临床应用的报道很少，仅见AngioSculpt球囊、带侧孔球囊、斜坡螺旋球囊、方便涂药的球囊和变径球囊等等。这些球囊有些已经应用于临床、有些仅仅是取得了专利，还没有广泛应用，其效果还有待于验证。

        （一）AngioSculpt球囊

        临床上应用的对斑块具有切割作用的球囊有切割球囊（cutting balloon）和双导丝球囊（dual-wire balloon）。AngioSculpt球囊是在上述球囊基础上的改进产品，它属于半顺应性球囊，三条镍钛合金丝包绕球囊表面形成一个笼子（图8-1）。笼子的金属丝在球囊表面产生轴向力量切割冠脉斑块，使管腔扩大。球囊扩张时螺旋形的金属丝滑动和旋转，线性切割斑块，在斑块表面产生划痕。AngioSculpt球囊可以在低压力下有效扩张病变并且不产生球囊滑动。球囊回吸后，笼子回缩变为原来紧缩的形状。AngioSculpt球囊的刀片长度是双导丝球囊的两倍、是切割球囊的1.5倍。这种球囊直径范围从2.5～3.5mm，长度规格有三种：16mm、18mm和20mm，可以与0.014指引导丝和6F指引导管兼容[7]。

图8-1

图8-1 AngioSculpt球囊

        （二）带侧孔的球囊导管

        部分冠脉病变不能耐受长时间的球囊扩张，如左主干或右冠开口病变。应用球囊处理冠脉穿孔时则需要长时间封堵冠脉，如果应用普通球囊处理则可能造成心肌梗死甚至更严重的并发症。针对上述的临床需要发明了灌注球囊。近年来又发明了一种带侧孔的冠脉球囊扩张导管，球囊导管侧壁上设置有若干个侧孔，在球囊封堵相应冠状动脉时，球囊近端的动脉血可经导管侧壁上的许多小孔流入导管内，经导管流到球囊的远端。这样，冠状动脉狭窄处远端所支配的心肌缺血会完全或很大程度上缓解。从而减少室性心律失常如室速、室颤的发生，同时减轻甚至消除患者的心肌缺血症状[8]。带侧孔的球囊可以使不能耐受长时间缺血患者的PCI过程更为安全，顺利。

        （三）抗打结球囊

        现有的球囊的导丝出口附近都有柔软段，推送力往往因为柔软段的存在而有所下降并且在强力推送时产生打结或扭曲。最近公开了一种实用新型球囊扩张导管的专利[9]，这种新型球囊导管包括依次连通的近端管段、远端管段以及可扩张球囊，近端管段的末端设置于所述远端管段之中，近端管段位于远端管段中的部分进一步包括位于末端的斜坡部分以及与斜坡部分相邻的螺旋部分；斜坡部分向其末端渐细，螺旋部分设有贯穿管壁的螺旋状通槽，螺旋状通槽的螺距沿着靠近所述斜坡部分的方向递减。因此导丝通道的出口附近的远端管段可以由斜坡部分支撑，螺旋部分的螺距逐渐减小，导管的硬度逐渐变化，有效避免了导管在使用中的打结或弯曲，使推送力可以较为顺畅地传递。

        （四）“磨砂”球囊

        近年来药物洗脱球囊华丽转身，重新进入心血管临床医生的视野。现有球囊的表面多为光滑设计，目的是提高其通过狭窄血管段的能力，然而，如果要求球囊携带更高剂量抗再狭窄的治疗药物，光滑的表面则变成劣势。何桂福发明了一种药物球囊导管的制备方法[10]。该方法采用紫外激光磨削球囊外表面，使球囊外表面形成具有凹凸的非平面结构；所述非平面结构之间形成的间隙构成药物的贮藏层；所述紫外激光的波长范围为10～400nm；所述药物球囊导管的球囊壁厚为15～25μm，非平面结构的厚度为8～12μm。该方法制备的药物球囊导管由于球囊外壁表面为具有凹凸的非平面结构，类似磨砂玻璃，因此对药物吸附贮存能力得到根本性的改善，一是吸附药物的量得到极大的增加，二是球囊吸附好药物在血管中通过到达病变部位的过程中，能够尽可能的保持吸附在球囊外壁的药物不会被血管中的血液冲洗损失，能够有效的通过球囊输送到病变部位，起到有效的治疗作用。该药物球囊导管不仅可应用于冠心病，也可适用于其他器官组织血管狭窄的疾病，如下肢动脉狭窄和闭塞。

        此外，还有通过其他原理为涂布抗增殖剂、免疫抑制剂、抗血管生成剂、消炎剂、杀真菌剂和/或抗血栓形成剂和运输介体或运输介体混合物而设计的球囊导管[11]。

        （五）软尖球囊

        普通球囊在通过极度迂曲的冠脉血管时可能对病变近段的血管壁产生损伤，造成夹层甚至穿孔；应用非顺应球囊后扩张支架时，部分病例可能因为球囊的尖端卡在支架近端的金属梁上而出现支架纵向压缩的现象。为克服硬尖端球囊的上述缺陷而设计出一种设置软质包覆尖端的球囊扩张导管[12]。其球囊导管尖端上披覆较球囊材料软的尖端包覆层，由球囊远端延伸形成导管尖端，内腔材质较硬，因此硬度较高的尖端内层加上内层亲水涂层可以有效的减少导丝抱死现象，外层披覆较球囊材料软的尖端包覆层，球囊在血管中推进过程中，尖端在接触血管壁时对血管壁的损伤减少到最小，不会对患者的心血管造成再次损害，保证手术顺畅进行，减少上述现象发生。

        （六）变径球囊

        随着球囊应用范围不断拓展，对其性能及结构的要求越来越高，不同的应用目的对球囊的分类也越来越细。目前新结构的球囊热点之一即变径球囊，变径球囊有以下两种结构，分别称为台阶球囊和锥度球囊，是指球囊的工作段有不同直径，一个球囊可能有两种甚至三种不同的直径。台阶球囊最初是针对分叉病变而设计，采用变径球囊设计，减少对吻扩张处两个球囊重叠的直径，减少重叠部分过度扩张、损伤主支血管壁，减少术后再狭窄。锥度球囊是指球囊工作段是一个圆锥体而不是圆柱体，主要是针对超长球囊和支架设计，可以减少血管远段过度扩张，近段扩张不足[1]。

        三、球囊导管进步的展望

        （一）预设分叉球囊导管

        针对冠脉分叉病变的角度与长度预设分叉球囊的角度和长度，使其更加符合血管解剖，最大程度地减少正常血管节段的损伤。更为理想的是符合这种设计理念的药物洗脱球囊，应用这种球囊处理分叉病变，既能完全扩张病变血管节段，使药物作用完全，又能避免损伤正常血管节段。

        （二）微孔注射球囊导管

        随着基础及临床研究的进展，越来越多的生物制剂应用于血管疾病的治疗，如新型药物、抗体、信息链抑制剂、基因片段等。如果将这些制剂局部应用于靶血管节段，微孔注射球囊导管是一种理想的工具。

        （三）新型药物洗脱球囊

        研发新型抑制血管介入治疗后再狭窄的试验依然在不断地进行着，如果这些试验取得成功，新型的药物洗脱球囊必将伴随其而诞生。