主動(dòng)脈“自突式”分支腔內(nèi)移植物的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、腔內(nèi)隔絕術(shù)(Endovascular Graft Exclusion，EVGE)是針對(duì)主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病的微創(chuàng)療法。1991年用于臨床治療主動(dòng)脈擴(kuò)張性疾病后，已成為重要的治療手段。發(fā)生于主動(dòng)脈弓的主動(dòng)脈夾層及動(dòng)脈瘤因其累及重要的分支血管及其他高危因素而使外科治療面臨極大的挑戰(zhàn)。腔內(nèi)隔絕術(shù)面臨著如何處理分支血管的問題。對(duì)Stanford B型主動(dòng)脈夾層，有諸多的方法，包括各種雜交手術(shù)，移植物開窗術(shù)、分支移植物或兩者聯(lián)合應(yīng)用等，從理論和實(shí)踐意

2、義出發(fā)，分支移植物是最終發(fā)展方向。
　　 在腔內(nèi)隔絕術(shù)中，因手術(shù)需要有分支動(dòng)脈被封堵的病例，如在B型主動(dòng)脈夾層患者，左鎖骨下動(dòng)脈被封堵，動(dòng)脈內(nèi)的血壓明顯下降，下降的程度報(bào)道不一，左上肢的血壓下降約40％，在36至48 mmHg之間?，F(xiàn)有的移植物的設(shè)計(jì)中未能將這種壓力差(勢(shì)能)加以利用，如果能夠改變移植物的部分結(jié)構(gòu)，將這部分勢(shì)能用于移植物中，即可能制成新的分支移植物。能夠改變的部分主要是移植物的覆膜。對(duì)其局部進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，使其具有

3、紡織結(jié)構(gòu)單胞密度呈梯度型的結(jié)構(gòu)，即可能在血壓作用下發(fā)生局部覆膜變形、外突，極稀疏的部位出現(xiàn)明顯滲漏。
　　 我們認(rèn)為分支移植物設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素：主動(dòng)脈與分支間的解剖形態(tài)不同；直徑、分支開口形態(tài)等；血液動(dòng)力學(xué)指標(biāo)-血壓，未能在分支移植物的設(shè)計(jì)中得以利用；主動(dòng)脈夾層的裂口極少位于分支內(nèi)或降主動(dòng)脈瘤極少累及分支動(dòng)脈，因此，分支動(dòng)脈可不需支架；主體與分支移植物的基本結(jié)構(gòu)相同導(dǎo)致手術(shù)放置困難、順應(yīng)性差。
　　 在設(shè)計(jì)分支移植物中

4、，重要的是如何處理分支動(dòng)脈的起始部的問題，起始部位有其自身的某些特殊性，可見起始部位呈局部膨大的外觀。我們認(rèn)為應(yīng)該在三維空間上重新認(rèn)識(shí)分支動(dòng)脈的起始部位，因?yàn)樗粌H有自身的形態(tài)可能還有其特殊的結(jié)構(gòu)。CTA和MRA的應(yīng)用，為我們提供了再認(rèn)識(shí)血管的極佳工具。這里，我們首先認(rèn)識(shí)其形態(tài)，命名為分支動(dòng)脈的“基座”，并以左鎖骨下動(dòng)脈為例描述其基本形態(tài)，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)制作“人造血管膜”，制作成主動(dòng)脈“自突式”分支腔內(nèi)移植物進(jìn)行初步體外實(shí)驗(yàn)。

5、　　 內(nèi)容：
　　 (一)、正常全主動(dòng)脈三維模型重建及主動(dòng)脈分支動(dòng)脈“基座”的制作
　　 1、用CTA掃描，獲得1例正常受試者的全主動(dòng)脈斷層圖像信息，以DICOM格式輸出，采用專業(yè)醫(yī)學(xué)圖像處理軟件MIMICS提取全主動(dòng)脈輪廓，對(duì)管腔表面進(jìn)行平滑化、網(wǎng)格優(yōu)化等處理，重建出正常全主動(dòng)脈三維面網(wǎng)格模型。
　　 2、應(yīng)用AUTODESK公司的3ds max8.0軟件制作分支動(dòng)脈“基座”：首先通過mimics10.01的

6、export菜單導(dǎo)出一段血管，再通過3DS MAX8.0軟件導(dǎo)入，對(duì)它多余部分進(jìn)行裁剪，保留想要的支干，在各個(gè)分支處新做geosphere球體，將它轉(zhuǎn)換為editable poly,再通過Paint deformation里的push/pull命令對(duì)交叉面處進(jìn)行按壓或提拉，找到我們想要的邊緣線，最后通過布爾運(yùn)算的交集(boolean)得到我們想要的三維空間線條組成的不規(guī)則的物體。
　　 (二)、“人造血管膜”的編織
　　

7、 基于重要分支人造血管膜的功能需求，通過多維多重的新型紡織成型技術(shù)，完成“草帽型”“人造血管膜”的成型，從人造血管材料的選擇，紗線、織物的密度的控制，使其具有梯度型紡織結(jié)構(gòu)單胞密度以達(dá)到自突功能和提高防內(nèi)漏能力。
　　 (三)、主動(dòng)脈“自突式”分支腔內(nèi)移植物的體外實(shí)驗(yàn)
　　 主動(dòng)脈“自突式”腔內(nèi)移植物的制作：在移植物上裁剪出直徑3厘米的圓形窗口，將經(jīng)裁剪的直徑3厘米的“人造血管膜”用滌綸線縫合于主動(dòng)脈腔內(nèi)移植物上，于“人

8、造血管膜”的頂端固定兩個(gè)不透光標(biāo)記物，及于“人造血管膜”的底部固定四個(gè)不透光標(biāo)記物。主動(dòng)脈“自突式”腔內(nèi)移植物的模擬實(shí)驗(yàn)：觀察其在直視下釋放過程及DSA下釋放過程，研究對(duì)血液動(dòng)力學(xué)的影響。
　　 結(jié)果：
　　 (一)、正常全主動(dòng)脈三維模型及主動(dòng)脈分支動(dòng)脈“基座”的形態(tài)
　　 1、正常全主動(dòng)脈三維模型：面網(wǎng)格數(shù)：121548；體網(wǎng)格數(shù)：1804925；
　　 2、分支動(dòng)脈的“基座”的形態(tài)：
　　 兩

9、個(gè)開口：遠(yuǎn)端開口大體呈圓形或橢圓形，其形狀及大小取決于“基座”的邊緣界定。近端開口大體呈馬鞍形“基座”的分區(qū)：將“基座”分為近側(cè)區(qū)、遠(yuǎn)側(cè)區(qū)及兩側(cè)的側(cè)區(qū)。
　　 (二)、“人造血管膜”的編織結(jié)果
　　 采用了生物醫(yī)用高分子纖維材料滌綸復(fù)絲(40D/36f)為原料，設(shè)計(jì)了幾種不同的織物組織密度和織物組織結(jié)構(gòu)(平紋和斜紋)，通過特殊的紡織加工工藝和后處理，制備了不同織物結(jié)構(gòu)和密度梯度的草帽型人造血管膜。并研究了不同密度梯度結(jié)構(gòu)

10、的人造血管的力學(xué)性能，探索了紡織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，從而優(yōu)化相關(guān)成型技術(shù)。
　　 (三)、主動(dòng)脈“自突式”分支腔內(nèi)移植物的體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　 輸送系統(tǒng)能將支架準(zhǔn)確送達(dá)目的，支架釋放準(zhǔn)確；輸送系統(tǒng)可操作性較強(qiáng)，輸送系統(tǒng)及植入物可視性好；分支支架完整通暢。直視下和DSA下釋放過程中，模擬“左鎖骨下動(dòng)脈”的壓力均有明顯下降，之后血壓快速恢復(fù)至釋放前的水平，六組中有兩組未能成功釋放。
　　 結(jié)論：
　　 1、個(gè)體化

11、仿真的主動(dòng)脈及分支動(dòng)脈起始部位三維形態(tài)學(xué)模型：將通過CT掃描獲得的醫(yī)學(xué)斷層圖像信息利用專用醫(yī)學(xué)圖像處理軟件進(jìn)行輪廓提取、三維渲染，構(gòu)建出符合真實(shí)解剖形態(tài)的正常主動(dòng)脈三維可視化模型。應(yīng)用Material ise MIMICS v12.11軟件構(gòu)建人體正常全主動(dòng)脈，以此為基礎(chǔ)應(yīng)用3ds max8軟件初步形成了“基座”的基本形態(tài)，首次提出了分支動(dòng)脈“基座”的概念，為“人造血管膜”的設(shè)計(jì)和制作提供形態(tài)學(xué)依據(jù)。
　　 2、不同織物組織結(jié)構(gòu)

12、中，一般平紋結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，交織點(diǎn)多，成型時(shí)容易達(dá)到均勻一致的外觀效果，但不易獲得密度較高的織物；而斜紋交織點(diǎn)較少，可以制得密度較高織物。本文選用了平紋和2/2斜紋兩種組織，通過力學(xué)性能的測(cè)試，得到如下結(jié)論：在其他因素相同時(shí)，斜紋組織的人造血管膜的織物性能明顯比平紋的好；同時(shí)在其他因素相同時(shí)，經(jīng)緯向密度差異越小，力學(xué)性能差異越小，最終的人造血管膜曲面織物性能越好；并且提高平面織物的緊密程度對(duì)提高人造血管膜曲面織物的抗壓強(qiáng)度非常有效。