2023上海国际医疗器械展览会

专注于为医疗器械研发与生产服务

2024年9月25-27日 | 上海世博展览馆1&2号馆

首页 > 研发设计 > 上海医疗器械博览会Medtec解读取栓支架的发展和设计原理:第一代到第四代(下)

上海医疗器械博览会Medtec解读取栓支架的发展和设计原理:第一代到第四代(下)

2024-08-13

引言

上篇内容我们讲了取栓支架一代到二代的一个变更,也了解了不同取栓支架抓取血栓的原理。不过随着对取栓支架作用血栓的更进一步的研究,大家对取栓支架的设计也是有了更多的调整和变化。上海医疗器械博览会Medtec后续提到的三代四代取栓支架,并没有官方上的严格定义,更多的也是大家对不同概念支架的一个简称。

取栓支架和血栓作用的进一步分析

器械发展就是为了更有效的解决临床问题,而发展的动力则是来自对疾病更进一步的理解。为了搞清楚支架和血栓的作用关系,Anouchska等人做了一个前瞻性的研究,共纳入20例AIS患者。具体操作是血栓切除术后,支架从推送导丝上剪下,用非肝素化的生理盐水仔细冲洗,并在缓冲甲醛-戊二醛中固定至少48小时以备电子显微镜使用,最后收集了7个带有血栓的支架[1]

(High-Resolution Imaging of Interaction Between Thrombus and Stent-Retriever in Patients With Acute Ischemic Stroke)

通过micro-CT和电子显微镜观察到机械(C, D)和粘附相互作用(G)。E和F分别是C和D中蓝色和红色小框的放大图,显示了多孔丝状和致密表面。组织学染色显示血栓中既包含纤维蛋白也包含红细胞丰富的区域。纤维蛋白在(H)中呈粉红色,在(I)中呈红色,在(J)中呈紫色。

High-Resolution Imaging of Interaction Between Thrombus and Stent-Retriever in Patients With Acute Ischemic Stroke)

通过观察,主要发现以下不同类型的血栓表面和血栓-取栓支架相互作用。
两种血栓表面:
 
1. 多孔纤维表面:在放大至少200倍的扫描电子显微镜下可见的多孔纤维表面,类似于之前文献中描述的纤维网络[2](下图A)。
2. 致密血栓表面:在放大至少200倍的扫描电子显微镜下无法区分出多孔纤维网络的血栓表面(下图B)。

上海医疗器械博览会Medtec现场将举办第七届医疗器械设计论坛等多个与设计相关的论坛,本次会议将围绕医疗器械产品的设计理念和设计方式,结合具体的案例分享展开,为医疗器械研发人员提供经验借鉴和行业分享。点击此处立刻预登记>>>

血栓-支架取栓器相互作用

1. 机械相互作用:血栓缠绕在支柱上,支柱与血栓材料之间留有空隙(下图A;C为放大图)。
2. 粘附相互作用:血栓凝聚到支架取栓器支柱上,就像水滴粘附在丝线上一样(下图B;D为放大图)。

最后共在7个支架拍摄并统计了79个相互作用位点。当中44个(56%)相互作用位点的血栓-取栓支架相互作用为粘附型,而35个(44%)相互作用位点的相互作用为机械型。

所以血栓-取栓支架相互作用主要是粘附性的,而不仅仅是机械性的(支架取栓器支柱之间的直接夹紧,类似于机械相互作用)。这个观点和我们上期内容结尾得出的结论相比更加细化了支架取栓的作用机制。

 

血栓与支架长度比

除了血栓与支架的作用方式,血栓和支架的长度比(TL/SL)也成为了研究者关注的问题。Belachew等人进行了一项回顾分析,利用SWI来测量血栓的长度,结合治疗过程中使用的支架长度总结出了TL/SL对首次再通(first-pass recanalization, FPR)的影响[3]

(Risks of Undersizing Stent Retriever Length Relative to Thrombus Length in Patients with Acute Ischemic Stroke)

最后得出结论:TL/SL会影响患者的FPR,TL/SL越小,FPR越大。也就是说,更长的支架在同等情况下可能有着更好的首次再通率。同时这个规律也适用于血管再通率(TL/SL越小,血管再通越好)。

(Risks of Undersizing Stent Retriever Length Relative to Thrombus Length in Patients with Acute Ischemic Stroke)

迂曲血管对取栓支架的影响

更长的支架不仅能增加首次再通,也能提高手术的整体成功率。除了支架本身的属性之外,血管的解剖特点也会一定程度的影响手术的成功率。J.H. Kim等人做了一个体外血管模型的取栓模拟试验。重点观察不同的取栓技术(包括抽吸取栓、支架取栓、联合技术等等)在不同的血管迂曲下的表现[4]
在不同血管模型的试验下,无论是抽吸还是支架取栓,在更迂曲的模型中都得到了更差的结果,也就是说脑血管的曲折性可能影响EVT技术。从支架层面来考虑:支架的物理拉伸或压缩(这个过程会让支架更细更扁,进而把血栓挤出去)都有可能是影响取栓成功率的因素。

(In Vitro Analysis of the Efficacy of Endovascular Thrombectomy Techniques according to the Vascular Tortuosity Using 3D Printed Models)

三代取栓支架崭露头角

我们先来总结一下上述几个试验结论:
1. 支架和血栓的关系除了机械作用,还有粘合的作用。
2. 在不影响血管的情况下,更长的支架能有更好的取栓效果。
3. 二代取栓支架在迂曲血管中,容易出现支架的拉伸和压缩现象。
有可能是基于这些考虑,也有可能不是,就结果而言,三代取栓支架诞生了(这里面的二代和三代并没有严格的定义)。三代取栓支架有一个共通的点就是支架都有了更长的型号,当中又分为了两种流派。
流派一:还是以机械性抓铺为主,不过加强了和血栓的嵌入能力。包括像Solitaire X、Trevo NXT、Tigertriever等等。

                          (Solitaire X)

(Trevo NXT)

当中个人感觉比较有代表性的应属Tigertriever了,该支架系统允许术者根据目标血管直径调节支架径向膨胀程度,可调节的外径尺寸使其能够更好地适应目标血管尺寸,嵌栓完成回撤过程中还可通过适度收缩支架尺寸降低血管损伤风险。这样通过手动控制的方式能不能比自膨式支架更好的去抓紧血栓,这个笔者也确实不清楚,也不敢妄下结论,不过这个设计理论上确实能解决一部分痛点。

(Tigertriever)

流派二:粘连卡扣为主。相比于利用支架自膨机械性的嵌入血栓,从设计上更加着重了和血栓的粘合作用,支架当中有更多的金属丝。同时为了解决过弯时的贴壁问题,将支架设计为一节一节的,有点像火车一样。这样的设计不仅是过弯的时候不容易被压缩,同时支架也能更好的打开(不会因为远近着陆点而影响支架整体)。

包括的产品如EmboTrap、Eric、3D Revascularization device等等。无论是改进的功能还是说支架的外形,笔者也是认为这一流派的取栓支架更有三代取栓的样子(当然并不是说它们临床效果一定就更好,只是它们从设计上确实有针对部分试验的痛点进行了比较大的改进)。

                  (Eric)

                   (3D Revascularization device)

                                     (EmboTrap)

这里面最有代表性的当属强生公司的EmboTrap支架了,它最初是由Neuravi公司开发的。2017年,强生公司旗下的Cerenovus部门(专注于神经血管治疗的业务)宣布收购Neuravi。EmboTrap是一个双层的支架设计,内部有一个高径向支撑力的闭环支架,外部有一个更多网丝的开环支架设计。这样的设计好处就是:外层结构大开口可以将血栓夹在中间,同时内部的高径向力的设计可以在支架释放后快速制造一个流通通道,实现快速再通。EmboTrap III还把外部的开环部分设计成了外展,就是为了在取栓过程中能保持贴壁。远端的闭合设计是为了捕获潜在可能逃逸的血栓。

 

                 (EmboTrap III)

我们都知道取栓工作是个和时间赛跑的工作,主要依靠机械作用的取栓支架有一个很重要的点就是释放支架后能通过支架的打开撑开一个通路让部分血流通过,这样不仅能实现一定程度的即刻再灌注,也能利用流动的血液达到一些的溶栓效果。而节段式的支架主要依靠血栓的粘附和节段之间的物理作用,一般不太能形成即刻通路。EmboTrap的双层支架设计,从理论上确实兼顾了两个流派的支架部分优势特性。

                       (EmboTrap的内层支架设计)
除了设计上的理论效果,EmboTrap最有代表性的文献之一–ARISE II也给出了一个良好的答卷。无论是FPE、三次再通以及90天mRS评分,EmboTrap都展现出来了三代取栓支架明显的优势[5]

(Primary Results of the Multicenter ARISE II Study (Analysis of Revascularization in Ischemic Stroke With EmboTrap).)


 

第四代取栓支架未来可期?

无论是着重机械作用的Solitaire,还是结合了众多设计的EmboTrap,如今在取栓手术中已经能解决大部分的问题了。不过MT在处理组织化或硬质的富含纤维蛋白和粘稠的血栓时可能仍然具有挑战性,这个也是临床工作中经常会遇到的痛点。为此Vesalio公司设计出了第四代取栓支架–NeVa

NeVa取栓支架一个比较大的特点就是分功能区设计,就是这款支架近端负责嵌入血栓和血栓粘连;远端则设计成网兜状,保证碎片留在支架内。NeVa还有一个独特的Drop Zones技术。Drop Zones技术就是通过不同大小的网眼改变了血栓的相互作用,将血栓捕获在支架内,而非单纯依靠血栓的嵌入和沿动脉壁的拖动。在手术过程中,每个Drop Zone都加大了血栓嵌入到支架的可能性。

 

除了设计本身的创新性,临床试验也给出了非常惊人的结果。CLEAR是为了评估NeVa在再通LVO方面的安全性和有效性的一项前瞻性、多中心的单臂研究。该试验结果无论是首次再通(73.8%)、三次再通(90.7%)还是90天良好预后率(65.1%),NeVa都给人眼前一亮的感觉[6]

 

虽然试验的结果让人震惊,但Vesalio公司也没有闲着,最近他们又推出了最新一款的NeVa系列取栓支架–NeVa NET。这一次他们着重考虑了远端逃逸的风险,做了一个集成微滤网,主要防止血块颗粒逃逸到新的或远端区域。至于这样的设计是否能更好的帮助我们减少血栓逃逸的风险呢?让我们一起期待更多的临床试验结果吧!

 

结论

近年来抽吸导管的发展突飞猛进,反而取栓支架低调了不少。因为联合技术的成熟,越来越多的术者会关心抽吸/中间导管的性能,经常会把取栓支架当做一个辅助工具(没有可不行,只是对性能要求不会这么高)。不过随着上游研发对血栓性质更细致的研究,相信未来的取栓支架也会设计的更加有针对性,能够更好的帮助我们解决临床问题。虽然上海医疗器械博览会Medtec文章内容是讲的一代到四代的发展,这也并不能代表四代支架一定比三代二代强,只有趁手的工具才是最好的工具。毕竟金庸中的独孤大侠最后不都是“草木竹石皆可为剑”的状态嘛。

 

参考文献:

[1]. Anouchska S. A. Autar. High-Resolution Imaging of Interaction Between Thrombus and Stent-Retriever in Patients With Acute Ischemic Stroke. J Am Heart Assoc. 2018;7:e008563

[2]. Gersh KC, Nagaswami C, Weisel JW. Fibrin network structure and clot mechanical properties are altered by incorporation of erythrocytes. Thromb Haemost. 2009;102:1169–1175.

[3]. N.F. Belachew, Dobrocky. Risks of Undersizing Stent Retriever Length Relative to Thrombus Length in Patients with Acute Ischemic Stroke. AJNR Am J Neuroradiol. A7313.

[4]. J.H. Kim B.M. Kim, D.J. Kim. In Vitro Analysis of the Efficacy of Endovascular Thrombectomy Techniques according to the Vascular Tortuosity Using 3D Printed Models. AJNR Am J Neuroradiol 43:1431–36 Oct 2022.

[5]. Osama O. Zaidat, Hormozd Bozorgchami. Primary Results of the Multicenter ARISE II Study (Analysis of Revascularization in Ischemic Stroke With EmboTrap). Stroke. 2018;49:00-00.

[6]. Albert J Yoo ,Serdar Geyik. Primary results from the CLEAR study of a novel stent retriever with drop zone technology. J NeuroIntervent Surg 2023;0:1–8.

文章来源:NV前沿

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X