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心內(nèi)介入類
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非血管介入類及其他
醫(yī)療標準件
2022-11-22
1963年，美國海軍軍械研究室偶然間發(fā)現(xiàn)等原子比鎳鈦合金在室溫形變狀態(tài)與點燃的香煙頭接觸后自動彈直，將這一現(xiàn)象命名為形狀記憶，并稱此合金為NiTiNOL(Nickel Titanium Navy Ordnance Laboratory)，即鎳鈦合金。鎳鈦合金作為典型的形狀記憶合金，在過去的 50 多年里，因其超彈性、形狀記憶性、高阻尼性、耐腐蝕性、射線不透過性、MRI兼容性以及良好的生物相容性等優(yōu)點，獲得了廣泛地研究和應(yīng)用[1]。
鎳鈦合金包含隨溫度可逆轉(zhuǎn)變的兩種晶體狀態(tài)和應(yīng)力誘導(dǎo)相變特性[2]，形狀記憶是熱相變的結(jié)果，超彈性是應(yīng)力誘導(dǎo)相變的結(jié)果。圖1為鎳鈦合金材料應(yīng)力應(yīng)變曲線圖[3]。當對鎳鈦合金施加應(yīng)力時，在一個適度的彈性變形后，材料發(fā)生應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變；當應(yīng)力被消除后，馬氏體逆轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。實際上，當超彈性鎳鈦合金被冷卻到一個臨界溫度以下，它也會改變其晶體結(jié)構(gòu)。因此，鎳鈦合金可以在“低溫相”（馬氏體相）中進行塑性變形，再加熱至轉(zhuǎn)化溫度以上，可以恢復(fù)其原來的形狀。
圖1 鎳鈦合金材料應(yīng)力應(yīng)變曲線
鎳鈦合金自問世以來廣泛應(yīng)用于各類植、介入醫(yī)療器械，成為醫(yī)療器械領(lǐng)域最炙手可熱的材料之一。在結(jié)構(gòu)性心臟病領(lǐng)域，這種材料能夠兼顧瓣架壓縮尺寸及展開后特殊三維構(gòu)型的應(yīng)用場景，相比于其他材料，鎳鈦合金瓣架的應(yīng)用范圍和迭代速率更占優(yōu)勢。
經(jīng)導(dǎo)管瓣膜置換術(shù)（包括TAVR等），是經(jīng)股動脈（或其他通路）送入介入導(dǎo)管，將人工心臟瓣膜輸送至目標位置，從而完成人工瓣膜置換，恢復(fù)瓣膜功能。手術(shù)無需開胸，創(chuàng)傷小、術(shù)后恢復(fù)快，是心臟瓣膜領(lǐng)域中的一項革命性新技術(shù)。
心臟瓣膜支架以兩種支架形式為主[4-8]，一種是球囊擴張支架，一種是自膨脹支架，二者區(qū)別詳見表1。相較于球囊擴張支架，鎳鈦合金自膨脹支架因其相變特性，在大變形后，具有不易發(fā)生彈性恢復(fù)、對管腔損傷小等優(yōu)勢，成為心臟瓣膜領(lǐng)域支架材料的主流選擇之一。自膨脹支架擴張形式見動圖2。
表1 球囊擴張支架與自膨脹支架的區(qū)別
圖2 自膨脹支架擴張圖
利用自膨脹支架鎳鈦合金的特性，TAVR手術(shù)準備過程中通常會用冰水預(yù)處理瓣膜支架，即讓支架冷卻到點（奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度）以下，可以較容易地將支架壓握在極小尺寸的輸送系統(tǒng)中，輸送系統(tǒng)進入人體后，溫度超過點（馬氏體向奧氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度），鎳鈦合金支架表現(xiàn)出較強的徑向支撐力。如圖3所示，利用差示掃描量熱儀記錄鎳鈦合金支架隨溫度相轉(zhuǎn)變的過程，可以準確測量鎳鈦合金支架的點和點，輔助瓣膜支架的體外裝載和體內(nèi)釋放。
圖3鎳鈦合金支架材料DSC曲線
圖4為鎳鈦合金支架壓握和釋放過程的動態(tài)圖，可以對該過程進行較為直觀的演示。將鎳鈦合金支架在冰水中壓握至極小尺寸，再放入接近人體溫度的溫水中，支架瞬間自膨脹成原始形狀[9]。
圖4 鎳鈦合金支架壓握和釋放過程
近年來國內(nèi)外仍然在利用鎳鈦合金進行心臟瓣膜支架的創(chuàng)新研究，并不斷實現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。Testa等[10]介紹了二尖瓣置換領(lǐng)域目前的進展和現(xiàn)有上市產(chǎn)品，基本都利用了鎳鈦合金材料的特性將其作為支架主體材料。Ning等[11]針對一款結(jié)構(gòu)特異的經(jīng)導(dǎo)管鎳鈦瓣膜進行動物試驗，結(jié)果顯示隨訪4周時，平均跨瓣壓差為1.1±0.9 mmHg，未觀察到流出道梗阻、瓣膜移位、心包積液、冠狀動脈壓迫或心律失常，該款瓣膜具有優(yōu)良的生物假體功能和穩(wěn)定的血流動力學(xué)。Lutter等[12]通過動物實驗評估鎳鈦支架配合聚碳酸酯人工瓣膜置換，半年期隨訪顯示支架位置穩(wěn)定，并且植入后血流動力學(xué)和生物相容性均滿足預(yù)期。
世界范圍已批準的心臟瓣膜，除少數(shù)球擴瓣外，多以鎳鈦合金自膨式支架為瓣膜主體。國內(nèi)已上市產(chǎn)品中，除了愛德華的SAPIEN 3，其余獲得NMPA批準的TAVR瓣膜支架部分均屬于鎳鈦合金自膨脹支架。
圖5 錨定件體內(nèi)回收的DSA視頻
翰凌醫(yī)療將鎳鈦合金應(yīng)用到經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣膜系統(tǒng)Hanchor valve中，研發(fā)出可完全回收的錨定件，錨定件體內(nèi)回收過程見圖5，其與瓣膜主題對自體瓣葉的夾持可以充分防止瓣膜移位和瓣周漏，F(xiàn)IM臨床試驗結(jié)果證明Hanchor valve在主動脈瓣膜單純反流治療領(lǐng)域有著良好的治療效果及廣闊的應(yīng)用前景。未來，翰凌醫(yī)療持續(xù)秉承母公司“創(chuàng)新服務(wù)健康，品質(zhì)鑄就非凡”的發(fā)展理念，深耕結(jié)構(gòu)性心臟病治療領(lǐng)域，在不久的將來，會為更多的心臟瓣膜疾病患者帶來健康和福音。
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參考文獻
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