新型血管內(nèi)支架治療顱內(nèi)動脈瘤的動物實驗研究.pdf

1、顱內(nèi)動脈瘤是神經(jīng)外科常見的疾病,其破裂所致的蛛網(wǎng)膜下腔出血有很高的致死率和致殘率。手術(shù)夾閉療效確切,但存在創(chuàng)傷大、難度高、時間窗受限、可治療部位受限等不足。微彈簧圈栓塞的優(yōu)勢已得到大規(guī)模隨機臨床實驗的證實,卻也存在易于復(fù)發(fā)、難以滿意治療特殊類型動脈瘤的缺陷。研究表明,顱內(nèi)動脈瘤治療的最終目標(biāo)是實現(xiàn)瘤頸部的解剖愈合,達到載瘤血管的重建,這需要通過治療使動脈瘤內(nèi)血流動力學(xué)發(fā)生顯著變化,進而促使瘤內(nèi)穩(wěn)定的血栓形成。以血管重建為治療目標(biāo)的單純網(wǎng)

2、孔支架植入治療動脈瘤技術(shù),不僅可以治療寬頸、微小、夾層動脈瘤等特殊類型動脈瘤,又避免了彈簧圈栓塞操作致動脈瘤破裂的風(fēng)險,在臨床和實驗研究方面都有成功的證據(jù)支持,具有潛在的臨床應(yīng)用前景,但目前臨床使用的網(wǎng)孔支架由于孔率(Porosity支架中非金屬覆蓋面積與支架總面積的比值)較高,單獨使用不易使動脈瘤內(nèi)形成穩(wěn)定血栓。為了達到既充分改變動脈瘤內(nèi)血流動力學(xué)狀態(tài)以誘發(fā)瘤內(nèi)血栓形成,同時保持載瘤動脈上相關(guān)正常分支血管通暢,我們設(shè)計制造了三種不同孔

3、率的新型血管內(nèi)支架(NES)。本實驗通過將其植入犬活體動脈瘤模型瘤頸部及椎動脈,觀察不同孔率的NES對血流動力學(xué)的影響情況及促使動脈瘤內(nèi)血栓形成的效能,探討其對正常分支血管通暢性的影響,深入研究瘤頸處新生內(nèi)膜的生長機制以及新型支架植入后的血管壁反應(yīng)情況,為最終將新型血管內(nèi)支架投入臨床提供證據(jù)。 第一部分：犬頸動脈多枚側(cè)壁動脈瘤模型的建立 目的：建立犬頸動脈側(cè)壁多枚動脈瘤模型,觀察模型的形態(tài)學(xué)和血流動力學(xué)特征。 方

4、法：以顯微外科縫合技術(shù)于17條犬的雙側(cè)頸動脈建立多枚動脈瘤模型。動物隨機分為3組,分別采用術(shù)中肝素化、術(shù)后肝素化和不肝素化三種處理,于模型建立后1w或2w及1m行血管造影確認(rèn)結(jié)果。建立模型后2w和1m的12枚動脈瘤行病理學(xué)檢查,不同抗凝處理條件的動物其模型建立結(jié)果行統(tǒng)計學(xué)比較。 結(jié)果：成功建立了38枚側(cè)壁寬頸動脈瘤,血管造影示血流從動脈瘤遠側(cè)壁進入瘤內(nèi),沿著瘤壁從近側(cè)壁流出,流速較快,瘤腔中心有小的渦流。術(shù)后肝素化和不肝素化組分

5、別有1枚和6枚動脈瘤自閉。常規(guī)肝素化組與術(shù)后肝素化組血栓形成率無差異(Nemenyi法:P=0.149)。組織病理學(xué)提示2w的動脈瘤內(nèi)有較明顯的內(nèi)膜增生和炎癥反應(yīng),瘤頸處縫線無完整內(nèi)膜覆蓋。1m時動脈瘤瘤頸處縫線有完整內(nèi)膜覆蓋,瘤壁炎癥反應(yīng)消退,流入道受血流沖擊處可見瘤壁內(nèi)膜增生。 結(jié)論：通過顯微外科技術(shù)可以建立形態(tài)學(xué)和血流動力學(xué)與人顱內(nèi)動脈瘤相似的直管側(cè)壁動脈瘤模型,建模時術(shù)后肝素化與術(shù)中肝素化可達到同樣的抗凝效果,外科縫合建

6、立動脈瘤可控性好,并可實現(xiàn)自身對照和空白對照,可用于對動脈瘤治療技術(shù)的研究。 第二部分：新型血管內(nèi)支架植入治療動脈瘤及瘤腔內(nèi)測壓分析 目的：評價新型血管內(nèi)支架(NES)治療顱內(nèi)動脈瘤的技術(shù)可行性；了解以單純NES植入治療動脈瘤過程中瘤腔內(nèi)壓力變化情況,分析支架釋放對瘤腔內(nèi)壓力的影響。 方法：設(shè)計制作中央部分孔率較低而兩端孔率較高的球囊擴張NES,依中央低孔率部分的孔率遞減順序型號分別為9、12、15。選擇9條成功

7、建立側(cè)壁動脈瘤模型的犬以單純NES植入治療動脈瘤,以支架中央孔率較低的部分覆蓋動脈瘤頸,過程中以尾端連接生物信號分析儀的微導(dǎo)管用于動脈瘤腔內(nèi)及載瘤動脈內(nèi)實時測壓,分析計算在支架植入前、植入過程中、植入后瘤腔內(nèi)壓力,并記錄載瘤動脈內(nèi)壓力數(shù)據(jù)。不同時間點和不同支架類型的壓力數(shù)據(jù)行統(tǒng)計學(xué)分析。 結(jié)果：共以NES成功治療動脈瘤17枚,所有動脈瘤術(shù)后即刻有血流減慢,其中12枚即刻瘤體減小。滿意獲得了15枚動脈瘤的壓力數(shù)據(jù),在支架植入前,植

8、入過程中,植入后的瘤腔內(nèi)壓力和載瘤動脈內(nèi)的壓力平均值分別為103.41mmHg、113.39 mmHg、103.60 mmHg、105.02 mmHg。支架植入過程中動脈瘤內(nèi)的壓力與較植入前后高(LSD:P<0.05)。不同類型的支架植入前后對瘤內(nèi)的壓力影響無顯著性差異(P=0.970)。 結(jié)論: NES植入治療動脈瘤有較高手術(shù)成功率和較低并發(fā)癥率,可使動脈瘤內(nèi)的血流動力學(xué)狀態(tài)在短時間內(nèi)發(fā)生改變,即刻療效明顯。通過微導(dǎo)管測得的動

9、脈瘤腔內(nèi)的壓力與載瘤動脈內(nèi)的壓力相近,NES植入不影響動脈瘤腔內(nèi)的壓力值,球擴支架在瘤頸部釋放的過程中可引起瘤腔內(nèi)的壓力一過性升高。 第三部分：新型血管內(nèi)支架植入治療動脈瘤的影像隨訪及血流動力學(xué)定量分析 目的：了解不同孔率的新型血管內(nèi)支架(NES)治療動脈瘤的中短期效果,探討以定量方法研究支架植入后的動脈瘤內(nèi)血流動力學(xué)的方法,尋找能夠預(yù)測支架植入后動脈瘤內(nèi)血栓形成可能性的定量參數(shù)。 方法：9條成功建立動脈瘤模型的

10、實驗犬進行三種孔率的NES植入術(shù)前、后及術(shù)后2w,1m,3m行血管造影檢查,評估動脈瘤大小、有無血栓形成,隨訪支架位置、形態(tài)。從造影圖像上選取動脈瘤瘤體為興趣區(qū)(ROI),測量記錄興趣區(qū)平均灰度隨時間變化的情況,繪制時間密度曲線(TDC)。將動脈瘤內(nèi)的血流動力學(xué)情況建立成由對流部分和彌散部分組成的數(shù)學(xué)模型,以最小二乘法從所得TDC擬和曲線方程,得出分別反映對流相和彌散相血流比例的定量參數(shù)ρconv、ρdiff和反映兩相血流持續(xù)時間的參數(shù)

11、τconv、τdiff,相關(guān)參數(shù)行統(tǒng)計學(xué)分析。 結(jié)果：支架植入后最長3m的隨訪時間內(nèi),7枚動脈瘤獲得治愈,8枚有不同程度的血栓形成,治療顯效率為100％,3種不同孔率的NES的治療效果之間未見差異。通過動脈瘤內(nèi)血流的時間密度曲線可擬和出數(shù)學(xué)方程,并獲得有物理意義的定量參數(shù)。定量參數(shù)ρdiff、ρconv、τdiff、τconv在支架植入前后有顯著性差異(Wilcoxon:P=0.001),術(shù)后有保護意義的彌散相血流比例增加,兩相

12、血流的持續(xù)時間均較術(shù)前延長。不同支架類型術(shù)前術(shù)后的參數(shù)變化無顯著性差異。術(shù)前術(shù)后定量參數(shù)的變化與治療結(jié)果之間相關(guān),參數(shù)ρdiff和ρconv可納入對治療結(jié)果預(yù)測的回歸方程,可以對動脈瘤內(nèi)血栓形成的幾率做出預(yù)測。 結(jié)論：三種孔率的NES植入均能通過改變動脈瘤內(nèi)的血流動力學(xué)狀態(tài)促使瘤內(nèi)血栓形成,但支架效能之間無統(tǒng)計學(xué)差別,繪制時間密度曲線擬和數(shù)學(xué)方程是有效的定量分析動脈瘤內(nèi)血流動力學(xué)變化的手段。通過術(shù)后即刻的定量參數(shù)變化可對未來動脈

13、瘤內(nèi)形成血栓的可能性進行預(yù)測。 第四部分：新型血管內(nèi)支架治療動脈瘤的組織病理學(xué)研究 目的：探討新型血管內(nèi)支架(NES)植入治療后動脈瘤頸處新生內(nèi)膜的生長機制及不同孔率NES對內(nèi)膜生長的不同影響,進一步評價單純新型支架植入治療動脈瘤的有效性。 方法：1條犬于術(shù)后8天死亡,2條犬于術(shù)后1個月處死,1條犬術(shù)后2月處死,4條犬于術(shù)后3m處死獲取動脈瘤標(biāo)本。對所有標(biāo)本進行大體觀察,8天犬及1m,3m犬各1條行掃描電鏡檢查,1m

14、、2m犬各1條,3m犬2條行樹脂包埋切片檢查。 結(jié)果：標(biāo)本大體觀察示：術(shù)后8天植入型號為12的支架的動脈瘤腔內(nèi)有新鮮血栓形成而型號為9者未見血栓。術(shù)后1m的動脈瘤可見植入支架型號為12、15者各1枚動脈瘤完全閉塞,型號為9者動脈瘤內(nèi)有部分血栓形成,1枚支架未打開者該側(cè)頸動脈完全閉塞。術(shù)后3m標(biāo)本植入支架型號為12的動脈瘤中完全閉塞者、部分血栓形成者和無瘤內(nèi)血栓形成者各1枚；植入支架型號為9的動脈瘤可見1枚閉塞,3枚有部分血栓形成。

15、除1枚術(shù)后8天的動脈瘤外,所有動脈瘤瘤頸部均有不同程度大體可見的新生內(nèi)膜部分覆蓋,動脈瘤完全閉塞者瘤頸部內(nèi)膜完整。樹脂包埋切片示支架網(wǎng)絲將血管中膜拉長,網(wǎng)絲周圍有新生的平滑肌細胞包繞,1m和3m標(biāo)本載瘤動脈內(nèi)支架均已完全被內(nèi)膜所覆蓋,未觀察到內(nèi)膜的過度增生。掃描電鏡見瘤頸部內(nèi)膜的覆蓋在術(shù)后8d的標(biāo)本即存在。新生內(nèi)膜表層大部分為膠原纖維,部分靠近支架網(wǎng)絲的新生內(nèi)膜表面覆蓋鵝卵石狀排列的內(nèi)皮細胞,瘤頸處支架網(wǎng)絲被部分新生內(nèi)膜覆蓋。不同孔率的

16、NES內(nèi)膜生長情況無明顯差別。 結(jié)論:NES植入可以促進動脈瘤內(nèi)血栓形成和瘤頸處新生內(nèi)膜的生長,其效果可發(fā)生在植入后早期,且效果隨孔率降低和支架在瘤頸處的平整程度提高而更明顯。在3m的隨訪時間內(nèi),正常植入的NES植入不引起載瘤動脈內(nèi)的內(nèi)膜過度增生。 第五部分：新型血管內(nèi)支架對正常分支血管影響的實驗研究 目的：研究新型血管內(nèi)支架(NES)植入對正常分支血管血流的影響情況。 方法：將8枚新型球擴血管內(nèi)支架植入

17、7條犬的椎動脈顱外段覆蓋細小肌支,分別于術(shù)后2w,1m,3m行血管造影隨訪,其中1例雙支架治療者第3次行2m隨訪,觀察支架對分支血管的通暢性和血流的影響。并于2m,3m行樹脂包埋切片及掃描電鏡檢查。 結(jié)果：所有支架植入過程順利,血管造影提示所有支架涉及的分支血管在最長3m的隨訪時間內(nèi)均保持通暢,所有樣本未見內(nèi)膜過度增生和支架內(nèi)狹窄。大體病理提示支架所涉及到的分支血管共9條,椎動脈肌支測量平均直徑740±123um。無論是否有支架