国产钛镍合金血管支架的生物相容性研究
作者：童 健 苏鸿熙 李功宋 朱朗标 郭锦芳 成玉英
单位：(童健)第一军医大学 珠江医院胸外科，广州 510282；(苏鸿熙 李功宋 朱朗标)解放军总医院 心血管外科，北京；(郭锦燕 成玉英)北京有色金属研究总院，北京
关键词：钛镍记忆合金；血管支架；生物相容性
生物医学工程学杂志990202 摘要 采用国产钛镍形状记忆合金制成4 mm内径的血管支架，通过导管置入8只正常犬的双侧髂动脉。观察1～6个月，发现支架表面为一层新生内膜覆盖，光镜及电镜观察新生内膜表层为血管内皮样细胞。国产钛镍合金血管支架有很好的生物相容性。
The Biocompatibility of Chinese Nitinol Alloy Intravascular Stent
, http://www.100md.com Tong Jian Su Hongxi Li Gongsong
Department of Cardio-thoracic Surgery, Zhujiang Hospital,First Military Medical University,Guangzhou 510282
Department of Cardiovascular Surgery, PLA General Hospital, Beijing
Abstract The aim of this study was to evaluate the biocompatibility of Chinese nitinol alloy intravascular stent. Sixteen Chinese nitinol alloy intravascular stents with 4mm ID were implanted in the left and right iliac arteries of 8 normal dogs and were observed for one to six months. The results showed that the stents implanted were completely covered by a thin layer of the neointima after one month and the surface of neointima was covered by a monolayer of endothelium-like cells.These suggest that the Chinese nitinol alloy has very good biocompatibility.
, 百拇医药
Key words Nitinol alloy Intravascular stent Biocompatibility
近年国外学者应用不锈钢丝制作成血管内支架，预防和治疗经皮血管腔内成形术(PTA)和经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)后的急性闭塞及再狭窄，取得了满意的疗效[1，2]。但该成形支架及导管装置价格昂贵。本实验采用国产钛镍形状记忆合金丝制作成血管腔内支架，通过自制导管装置，将其置入正常犬的双侧髂动脉，以观察国产钛镍合金血管内支架的生物相容性，为过渡到临床应用提供实验依据。
1 材料和方法
钛镍合金血管腔内支架由北京有色金属研究总院提供，其规格为钛44.4 wt%，镍55.6 wt%，相变温度35～40 ℃，钛镍丝径为0.28 mm，支架内径为4 mm，长5 mm，密螺距。自制导管装置由外鞘为8F动脉穿刺扩张器和内置的5F心导管组成。实验动物选用12～21 kg的健康杂种犬8只。
, http://www.100md.com
将血管内支架置于无菌冰盐水中，此时变得柄软，易于变形，但不破坏其形状记忆功能。将其绕到5F导管上，然后置入外鞘内。解剖出股动脉，通过股动脉切口送至髂动脉，到达预定部位后，退出外鞘，立即用50～60 ℃ 温盐水20 ml快速从5F导管注入，局部温度超过相变温度，使绕在导管上已变形的支架立即恢复记忆状态。术中静滴青霉素预防感染，术后应用阿斯匹林600 mg/日，潘生丁100 mg/日口服一月预防血栓形成。
1只犬于术后1个月末，4只犬于3个月末，3只犬于6个月末行双侧髂动脉造影检查。然后肝素化(3 mg/kg)，解剖分离出含有支架的血管段，纵形剖开成二部分，小心抽出钛镍丝，分别作光镜检查和扫描电镜观察。石蜡切片做Ⅷ因子相关抗源(FⅧ R∶Ag)免疫组化染色，采用PAP法，以判断新生内膜表层细胞是否来源于血管内皮。
2 结 果
置入的16个血管内支架，有14个完全恢复记忆形状，血管造影显示通畅(见图1)。术后观察期间实验犬饮食、活动正常，无跛行及肌肉萎缩现象，股动脉可扪及明显搏动。血管内支架没有移位，置入部位的血管及周围组织无炎症及粘连现象。动脉壁未增厚，易与周围组织分离。纵形剖开支架后，可见其管腔面被一层光滑的、半透明的新生内膜所覆盖，该新生内膜与正常动脉内膜相连续，未见附壁血栓。钛镍合金丝表面无腐蚀现象(见图2)。光镜观察新生内膜表面为一单层扁平细胞所覆盖，细胞呈长梭形，排列方向与血管长轴一致，与正常动脉内皮细胞略有不同。其下为梭形的平滑肌细胞和纤维母细胞及胶原纤维，并可见长入其间的毛细血管，未见炎症细胞浸润及异物巨细胞反应(见图3)。3个月新生内膜厚度为(229.8±98.1) μm，6个月者为(255.3±71.5) μm(P>0.5)。扫描电镜观察到，支架管腔内被一单层梭形的内皮样细胞(Endothelium-like cell)完全覆盖，表面光滑，细胞长轴与血流方向一致(见图4)。FⅧ R∶Ag染色显示表层细胞着色为弱阳性，说明它来源于血管内皮[3]。
, 百拇医药
图1 实验犬第六月末髂动脉造影片
“↑”示血管支架管腔无狭窄
Fig 1 The Ti-Ni intravascular stent, patent on angio-graphy at the end of the 6th month after implantation
图2 第六月末时血管支架剖面
Fig 2 The imner surface of the Ti-Ni intravascular stent at the end of the 6th month after implantation
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图3 新生内膜表层为内皮样细胞，其下为平滑肌细胞和纤维母细胞。HE×200
Fig 3 The surface of the neointima, covered by a monalayer of endothelium-like cells with smooth muscle cells and fibroblasts underneath
图4 新生内膜电镜扫描像
Fig 4 Scanning electron micrograph of luminal surface of n-eointima
3 讨 论
关于判断生物相容性的标准，Cohon[4]认为应该包括如下几方面：(1)炎症细胞的类型和数量；(2)血管分布的程度；(3)包囊膜的形成；(4)脂肪变性是否存在；(5)植入物邻近组织的组化和生化分析；(6)远离植入物的组化和生化分析；(7)金属植入物外观结构变化的情况。Castleman[5]在小猎犬体内做了钛镍合金生物相容性的研究，并与Co-Cr合金作了比较，他根据Cohon的判断标准得出结论是钛镍合金生物相容性很好，优于Co-Cr合金。卢氏[6]采用国产钛镍合金制成的脊柱矫形棒在32例脊柱侧弯病人的矫形应用，证明与人体组织的生物相容性很好。我们的实验观察到，钛镍合金支架附近组织没有炎症反应，支架所在的动脉段其血管壁不增厚，易于与周围组织分离，管腔内被一层光滑而菲薄的新生内膜所覆盖，且与正常动脉内膜相连续，没有附壁血栓形成。光镜下未见炎症细胞和巨细胞浸润，有一薄膜包围钛镍合金丝，新生血管内膜很薄，且有小血管长入其间。动物在观察期间无发热、跛行等异常表现。我们未做支架附近组织及犬的肝脾等脏器的生化和组化分析，是本实验的不足之处，但上述结果仍能说明国产钛镍合金与犬的动脉壁及血液的生物相容性很好。国产钛镍合金与人体血液的生物相容性如何，有待进一步研究。但从它与动物血管和血液有很好的生物相容性，可以推断它与人体亦不应有不良的生物反应。
, http://www.100md.com
参考文献
1 Palmaz JC, Richter G, Noeldge G et al. Intraluminal stents in atherosclerotic iliac artery stenosis:preliminary report of a multicenter study. Radiology, 1988;168∶727
2 Urban P, Sigwart U, Golf S et al. Intravascular stenting for stenosis of aortocoronary venous bypass garfts. J Am Coll Cardil, 1989;13∶1085
3 Mukai K, Rosai J, Burgdorf WH. Localization of factor Ⅷ related antigen in vascular endothelial cells using immunoperoxidase method. Am J Surg Pathol. 1980;4∶273
, 百拇医药
4 Cohen J. Biomaterials in orthopedic surgery. Am J Surg, 1967；114∶31
5 Castleman LS, Motzkin SM, Aucamdri FP et al. Biocompatibility of nitinol alloy as an implant material. J Biomed Res, 1976；10∶695.
6 卢世壁，王继芳，苏 立等.钛镍形状记忆合金棒在脊柱侧凸症矫形中的应用.中华外科杂志，1986；24∶129
收稿：1998-02-14, 百拇医药
单位：(童健)第一军医大学 珠江医院胸外科，广州 510282；(苏鸿熙 李功宋 朱朗标)解放军总医院 心血管外科，北京；(郭锦燕 成玉英)北京有色金属研究总院，北京
关键词：钛镍记忆合金；血管支架；生物相容性
生物医学工程学杂志990202 摘要 采用国产钛镍形状记忆合金制成4 mm内径的血管支架，通过导管置入8只正常犬的双侧髂动脉。观察1～6个月，发现支架表面为一层新生内膜覆盖，光镜及电镜观察新生内膜表层为血管内皮样细胞。国产钛镍合金血管支架有很好的生物相容性。
The Biocompatibility of Chinese Nitinol Alloy Intravascular Stent
, http://www.100md.com Tong Jian Su Hongxi Li Gongsong
Department of Cardio-thoracic Surgery, Zhujiang Hospital,First Military Medical University,Guangzhou 510282
Department of Cardiovascular Surgery, PLA General Hospital, Beijing
Abstract The aim of this study was to evaluate the biocompatibility of Chinese nitinol alloy intravascular stent. Sixteen Chinese nitinol alloy intravascular stents with 4mm ID were implanted in the left and right iliac arteries of 8 normal dogs and were observed for one to six months. The results showed that the stents implanted were completely covered by a thin layer of the neointima after one month and the surface of neointima was covered by a monolayer of endothelium-like cells.These suggest that the Chinese nitinol alloy has very good biocompatibility.
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Key words Nitinol alloy Intravascular stent Biocompatibility
近年国外学者应用不锈钢丝制作成血管内支架，预防和治疗经皮血管腔内成形术(PTA)和经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)后的急性闭塞及再狭窄，取得了满意的疗效[1，2]。但该成形支架及导管装置价格昂贵。本实验采用国产钛镍形状记忆合金丝制作成血管腔内支架，通过自制导管装置，将其置入正常犬的双侧髂动脉，以观察国产钛镍合金血管内支架的生物相容性，为过渡到临床应用提供实验依据。
1 材料和方法
钛镍合金血管腔内支架由北京有色金属研究总院提供，其规格为钛44.4 wt%，镍55.6 wt%，相变温度35～40 ℃，钛镍丝径为0.28 mm，支架内径为4 mm，长5 mm，密螺距。自制导管装置由外鞘为8F动脉穿刺扩张器和内置的5F心导管组成。实验动物选用12～21 kg的健康杂种犬8只。
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将血管内支架置于无菌冰盐水中，此时变得柄软，易于变形，但不破坏其形状记忆功能。将其绕到5F导管上，然后置入外鞘内。解剖出股动脉，通过股动脉切口送至髂动脉，到达预定部位后，退出外鞘，立即用50～60 ℃ 温盐水20 ml快速从5F导管注入，局部温度超过相变温度，使绕在导管上已变形的支架立即恢复记忆状态。术中静滴青霉素预防感染，术后应用阿斯匹林600 mg/日，潘生丁100 mg/日口服一月预防血栓形成。
1只犬于术后1个月末，4只犬于3个月末，3只犬于6个月末行双侧髂动脉造影检查。然后肝素化(3 mg/kg)，解剖分离出含有支架的血管段，纵形剖开成二部分，小心抽出钛镍丝，分别作光镜检查和扫描电镜观察。石蜡切片做Ⅷ因子相关抗源(FⅧ R∶Ag)免疫组化染色，采用PAP法，以判断新生内膜表层细胞是否来源于血管内皮。
2 结 果
置入的16个血管内支架，有14个完全恢复记忆形状，血管造影显示通畅(见图1)。术后观察期间实验犬饮食、活动正常，无跛行及肌肉萎缩现象，股动脉可扪及明显搏动。血管内支架没有移位，置入部位的血管及周围组织无炎症及粘连现象。动脉壁未增厚，易与周围组织分离。纵形剖开支架后，可见其管腔面被一层光滑的、半透明的新生内膜所覆盖，该新生内膜与正常动脉内膜相连续，未见附壁血栓。钛镍合金丝表面无腐蚀现象(见图2)。光镜观察新生内膜表面为一单层扁平细胞所覆盖，细胞呈长梭形，排列方向与血管长轴一致，与正常动脉内皮细胞略有不同。其下为梭形的平滑肌细胞和纤维母细胞及胶原纤维，并可见长入其间的毛细血管，未见炎症细胞浸润及异物巨细胞反应(见图3)。3个月新生内膜厚度为(229.8±98.1) μm，6个月者为(255.3±71.5) μm(P>0.5)。扫描电镜观察到，支架管腔内被一单层梭形的内皮样细胞(Endothelium-like cell)完全覆盖，表面光滑，细胞长轴与血流方向一致(见图4)。FⅧ R∶Ag染色显示表层细胞着色为弱阳性，说明它来源于血管内皮[3]。
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图1 实验犬第六月末髂动脉造影片
“↑”示血管支架管腔无狭窄
Fig 1 The Ti-Ni intravascular stent, patent on angio-graphy at the end of the 6th month after implantation
图2 第六月末时血管支架剖面
Fig 2 The imner surface of the Ti-Ni intravascular stent at the end of the 6th month after implantation
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图3 新生内膜表层为内皮样细胞，其下为平滑肌细胞和纤维母细胞。HE×200
Fig 3 The surface of the neointima, covered by a monalayer of endothelium-like cells with smooth muscle cells and fibroblasts underneath
图4 新生内膜电镜扫描像
Fig 4 Scanning electron micrograph of luminal surface of n-eointima
3 讨 论
关于判断生物相容性的标准，Cohon[4]认为应该包括如下几方面：(1)炎症细胞的类型和数量；(2)血管分布的程度；(3)包囊膜的形成；(4)脂肪变性是否存在；(5)植入物邻近组织的组化和生化分析；(6)远离植入物的组化和生化分析；(7)金属植入物外观结构变化的情况。Castleman[5]在小猎犬体内做了钛镍合金生物相容性的研究，并与Co-Cr合金作了比较，他根据Cohon的判断标准得出结论是钛镍合金生物相容性很好，优于Co-Cr合金。卢氏[6]采用国产钛镍合金制成的脊柱矫形棒在32例脊柱侧弯病人的矫形应用，证明与人体组织的生物相容性很好。我们的实验观察到，钛镍合金支架附近组织没有炎症反应，支架所在的动脉段其血管壁不增厚，易于与周围组织分离，管腔内被一层光滑而菲薄的新生内膜所覆盖，且与正常动脉内膜相连续，没有附壁血栓形成。光镜下未见炎症细胞和巨细胞浸润，有一薄膜包围钛镍合金丝，新生血管内膜很薄，且有小血管长入其间。动物在观察期间无发热、跛行等异常表现。我们未做支架附近组织及犬的肝脾等脏器的生化和组化分析，是本实验的不足之处，但上述结果仍能说明国产钛镍合金与犬的动脉壁及血液的生物相容性很好。国产钛镍合金与人体血液的生物相容性如何，有待进一步研究。但从它与动物血管和血液有很好的生物相容性，可以推断它与人体亦不应有不良的生物反应。
, http://www.100md.com
参考文献
1 Palmaz JC, Richter G, Noeldge G et al. Intraluminal stents in atherosclerotic iliac artery stenosis:preliminary report of a multicenter study. Radiology, 1988;168∶727
2 Urban P, Sigwart U, Golf S et al. Intravascular stenting for stenosis of aortocoronary venous bypass garfts. J Am Coll Cardil, 1989;13∶1085
3 Mukai K, Rosai J, Burgdorf WH. Localization of factor Ⅷ related antigen in vascular endothelial cells using immunoperoxidase method. Am J Surg Pathol. 1980;4∶273
, 百拇医药
4 Cohen J. Biomaterials in orthopedic surgery. Am J Surg, 1967；114∶31
5 Castleman LS, Motzkin SM, Aucamdri FP et al. Biocompatibility of nitinol alloy as an implant material. J Biomed Res, 1976；10∶695.
6 卢世壁，王继芳，苏 立等.钛镍形状记忆合金棒在脊柱侧凸症矫形中的应用.中华外科杂志，1986；24∶129
收稿：1998-02-14, 百拇医药