介绍

生物可吸收支架在介入心脏病学实践中得到越来越多的评价[1,2]。它们最初的开发是为了克服药物洗脱支架的局限性，因为永久性植入异物会导致慢性局部炎症，限制血管顺应性，金属笼导致血管收缩特性受损，以及晚期血栓形成的风险。因此，很明显需要在临床实践中引入一种系统，该系统允许早期的结构支持，然后随着时间的推移而溶解，恢复脉动性、周期性应变、生理剪切应力和对治疗血管的机械转导，最终类似于本地导管[2]。模拟天然细胞外基质的生物资产并促进自体干细胞生长和分化的智能支架的生产将允许探索内源性再生资源，避免与使用同源干细胞相关的技术、财务和伦理问题[3,4]。事实上，这些生物可吸收支架可以作为一种结构支撑，在植入后可以被自体细胞定植，引导完全再生的血管结构的形成。病变心脏的手术矫正将遵循患者生长的自然过程，具有显著的长期益处[4]。

Ross过程中的生物可吸收支架

Ross手术目前被认为是治疗儿童和年轻人主动脉瓣疾病的最佳方法之一，在手术结果、围手术期和患者的长期管理方面具有显著优势[5,6]。然而，除了冠状动脉下技术外，该手术主要关注的是肺动脉移植在主动脉根部位置的长期扩张[7-10]。为了克服这些限制，人们开发了一种人工合成的不可吸收的自体肺移植物加固技术，并取得了初步的可喜结果[11,12]。然而，与生物材料[13]相比，合成材料在临床和结构水平上的局限性逐渐显露出来。事实上，这些材料无法满足结构增长的需求;涤纶的硬度是天然主动脉[14]的24倍，因此血管顺应性差。这对新主动脉根的弹性力学特性和风包功能产生不利影响，并对主动脉瓣产生逆行作用，最终导致主动脉瓣返流。此外，已知合成材料可启动和维持强烈的炎症过程，损害自体肺移植物的生存能力并干扰动脉化过程。这个概念最近在最近出版的作品中得到强调，这些作品越来越强调移植物的生存能力及其生物学特性是Ross手术[4]临床成功的主要决定因素。

在此背景下，我们设计并开发了一种生物可吸收强化材料，为受系统压力作用的自体肺移植物提供结构支持，并允许结构壁适应以保存移植物的活力。根据我们的经验，我们生产了一种生物可吸收装置，由商业材料组成，通常用于常规手术，安排在纤维网，由单层聚乳酸由交错聚二氧杂酮加强，很容易在手术台上构建。聚乳酸是一种具有早期吸收性能的化合物，而聚二恶酮是一种晚期吸收性能的材料。交联生物假体的设计使径向张力最小化，其编织的长期可吸收材料与移植物相结合，允许肺自体移植物的多向生长。在生长羊羔的Ross手术实验模型中，该装置允许自体肺移植血管和谐生长，防止新主动脉的动脉瘤扩张[15,16](图1)。此外，生物相容性材料，避免了破坏性炎症浸润物的沉积，引发壁基质沉积重排现象，最终诱导自体肺移植物弹性重塑。在系统条件下控制移植物扩大的同时，该装置引导壁修饰过程到成熟的组织学重塑血管。通过对系统力学行为的分析，采用基于胡克定律和拉普拉斯平衡[16]的数学模型，证实了这些数据。生物可吸收支架在血管壁结构中的整合限制了肺动脉扩张过程，并引起了新肺动脉干组织结构重组的现象。重构过程导致弹性壁成分的内侧增厚、增强和分化，最终形成与天然主动脉和肺动脉重要相似的“新血管”[15,16]。 Although standard non-absorbable reinforcement prevents pulmonary autograft dilatation, the consequences of the mesh transmural migration can be deleterious, as it elicits a strong inflammatory reaction and, limiting pulmonary autograft viability, interferes with the growth and structural reorganization of the autograft.

图1:生物可吸收支架在Ross手术中的应用

总之，我们使用生物可吸收支架对自体肺移植物进行加固，防止了血管扩张，并允许了血管的生理生长，这是在系统血流动力学条件下，引导而不是强迫自体肺移植物术后壁的改变。弹性成分的增加表明一种先进的结构修饰过程，这可能会改善新主动脉的血流动力学特性。

生物可吸收支架在动脉转换手术中的应用

我们在压力负荷调节血管结构的情况下扩展了这一概念。考虑到这一点，我们认为生物强化可能被用于预防简单大动脉转位的动脉转换手术的并发症，主要包括新主动脉根增大和左流出道修复的反流。以及右心室至肺动脉重建时发生的瓣膜上狭窄[17-21]。

对于许多涉及右心室流出道的复杂先天性心脏病变，仍建议使用生物瓣膜导管和以正交异性和醚位植入的肺同种异体导管[22-24]。这两种方法均不适合于单纯大动脉转位的新生儿行动脉转位手术，而使用自体心包是这些手术中重建肺动脉干的最佳选择。然而，这种技术与肺动脉瓣上狭窄有关，这在长期的单纯大动脉转位术中仍是一个棘手的并发症[25,26]，由于17% ~ 55%的患者在动脉转换手术后发生这种情况，大多数新肺干的阻塞局限于新肺吻合口[26]。约30%的患者适合采用基于导管的介入治疗治疗瓣膜上性肺动脉狭窄，但这种方法的结果令人失望，往往导致再次手术干预[27,28]。肺瓣上狭窄的机制尚不清楚，但吻合口瘢痕组织形成和无活组织存在，新肺干体细胞生长不充分，新肺根和肺动脉动员不良，导致吻合口张力，被认为是最显著的因素[17,18]。尽管选择的手术方式在这种情况下是一个重要的变量，但新肺动脉干的组织生存能力及其跟踪血管结构的体细胞生长的能力是确定瓣膜上肺动脉狭窄的关键。新肺动脉干的重建，目的是重建一种具有固有肺动脉结构和相同生物潜力的血管导管，防止长期并发症，如肺瓣上狭窄。在动物模型中，用可吸收材料加固新肺动脉干刺激了新肺动脉的重构过程，并与新血管壁和谐地结合。 These features are important to increase vessel resistance to dilation and avoid or limit the progression of supravalvular pulmonary stenosis. Considering its biocompatibility features, the mesh did not impair the viability and physiological somatic growth of the neopulmonary artery. This idea is supported by the formation of an intact endothelial lining on the inner surface of the graft and by the consensual increase in diameter over time (Nappi et al. unpublished data). It is possible to speculate that the mechanical and biological support provided by the resorbable reinforcement allowed avoidance of both hemodynamic abnormalities at the anastomosis and scar formation, which are considered the major determinants of supravalvular pulmonary stenosis. Indeed, the mechanical support provided by the scaffold prevented excessive pressureload and shear stress at the level of the anastomosis and, at the same time, the balanced resorption of the biomaterial avoided formation of fibrotic tissue, which could have exerted detrimental effects on the elasticity and compliance of the graft, thus exasperating the vicious circle known to lead to neointimal hyperplasia and supravalvular pulmonary stenosis.

因此，我们介绍了一种类似的方法用于重建新肺动脉干，目的是重建一个血管导管，保持固有肺动脉的结构和相同的生物潜力，并防止长期并发症，如瓣膜上肺动脉狭窄。在动物模型中，用可吸收材料加固新肺动脉干刺激了新肺动脉的重构过程，并与新血管壁和谐地结合。这些特征对于增加血管扩张阻力和避免或限制瓣膜上狭窄的进展是重要的。考虑到其生物相容性特点，补片不会损害新肺动脉的活力和生理体生长。在移植物的内表面形成完整的内皮内层以及随着时间的推移，直径的一致增加支持了这一观点(Nappi等未发表的数据)。可以推测，可吸收强化提供的机械和生物支持可以避免吻合处的血流动力学异常和疤痕形成，而疤痕形成被认为是决定瓣膜上肺动脉狭窄的主要因素。事实上，支架提供的机械支持防止了吻合水平上的过度压力负荷和剪切应力，同时，生物材料的平衡吸收避免了纤维组织的形成，这可能会对移植物的弹性和顺应性产生不利影响，恶性循环的恶化会导致内膜增生和肺瓣膜上狭窄。

临床应用与展望

我们设计并创造了一种生物可吸收支架快速应用于Ross手术和新肺动脉手术的装置。该装置由一个由聚二氧杂酮(PDS)制成的内部可吸收支架和一个由膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)制成的外部不可吸收层组成，专门用于吸收机械应力并协助移植物生长。该装置如图2和图3所示。所使用的材料在商业上是可获得的，它们是根据其生物物理和弹性力学特性组装的。聚二氧杂酮层组织在一个六角形细胞框架中，由膨胀聚四氟乙烯的外部装甲加强，其外部与生物可吸收材料连接，并包含大量具有auxetic行为的纵向横向条和一些横向线，将每条纵带与相邻的两条相连。将环氧树脂层作为可变形基体应用于生物可吸收材料，使聚合物链方向一致，使整体结构更加紧凑。生物可吸收材料层的设计使径向张力最小化，并拥抱大血管的根部，允许其多向生长。

图2:生物可吸收支架的透视图

图3:生物可吸收支架的侧面和剖面图

在不久的将来，现有的智能生物假肢可以促进患者细胞的自我内皮化，这将代表一个解决方案，允许自体血管组织再生，而不是仅仅用人工假肢代替。在成人和儿童心血管手术中使用生物可吸收支架的想法是极具挑战性的，我们希望这能成为大多数心血管手术中心的常规程序的一部分。

确认:一个也没有。

利益冲突:一个也没有。

参考文献

1. Wiebe J, Nef HM, Hamm CW(2014)生物可吸收支架在冠心病治疗中的研究现状。J Am Coll Cardiol 64: 2541-2551。［Ref。］
2. Iqbal J, Onuma Y, Ormiston J, Abizaid A, Waksman R, et al.(2014)生物可吸收支架的原理、现状、挑战和未来。Eur Heart J 35: 765-776。［Ref。］
3. Henning RJ(2013)心脏修复的干细胞:问题和可能性。未来心脏9:875-884。［Ref。］
4. Spadaccio C, Montagnani S, Acar C, Nappi F(2015)将生物可吸收支架引入展会。罗斯复苏手术的潜在辅助物。Int J Cardiol 190: 50-52。［Ref。］
5. Kallio M, Pihkala J, Sairanen H, Mattila I (2015) Ross手术在以人群为基础的随访中的长期结果。Eur心胸外科杂志47:e164-e170。［Ref。］
6. Kalfa D, Mohammadi S, Kalavrouziotis D, Kharroubi M, Doyle D，等。Eur J Cardiothorac surgery 47: 159-167;讨论167年。［Ref。］
7. Stulak JM, Burkhart HM, Sundt TM, 3rd, Connolly HM, Suri RM, et al. (2010) Ross手术后再手术的频谱和结果。发行量122:1153 - 1158。［Ref。］
8. Yacoub MH, El-Hamamsy I, Sievers HH, Carabello BA, Bonow RO, et al. (2014) Ross操作的利用不足——失去的机会。《柳叶刀》384:559 - 560。［Ref。］
9. Nappi F, Spadaccio C, Al-Attar N, Acar C(2015)十字路口的罗斯程序:生物学的教训:罗斯博士的梦想结束了吗?Int J Cardiol 178: 37-39。［Ref。］
10. Nappi F, Spadaccio C, Chello M, Acar C (2015)心血管外科杂志149:1463-1464。［Ref。］
11. Slater M, Shen I, Welke K, Komanapalli C, Ungerleider R (2005) Ross程序的修改以防止自体移植物扩张。Semin胸腔心血管外科儿科卡外科Annu 2005: 181- 184.[Ref。］
12. Juthier F, Banfi C, Vincentelli A, Ennezat PV, Le Tourneau T, et al.(2010)改良Ross手术加强自体肺移植:6年的结果。心血管外科杂志139:1420- 1423。［Ref。］
13. Mugnai D, Tille JC, Mrowczynski W, de Valence S, Montet X，等(2013)合成小口径可生物降解血管移植物与稳定血管移植物的非劣效试验。J胸心血管外科146:400-407.e1。［Ref。］
14. Spadaccio C, Rainer A, Barbato R, chelo M, Meyns B(2013)大直径涤纶血管移植在外科实践中的命运:我们真的满意吗?Int J Cardiol 168: 5028-5029。［Ref。］
15. Nappi F, Spadaccio C, Castaldo C, Di Meglio F, Nurzynska D，等(2014)在Ross手术中使用聚乳酸和聚二恶酮补片加固自体肺动脉移植:生长羔羊的实验研究。中国心脏瓣膜病杂志23:145-148。［Ref。］
16. Nappi F, Spadaccio C, Fouret P, Hammoudi N, Chachques JC, et al. (2015) Ross手术实验模型:开发可吸收增强自体肺移植物。心血管外科杂志149:1134-1142。［Ref。］
17. prfti E, Crucean A, Bonacchi M, Bernabei M, Murzi B, et al.(2002)大动脉转位手术的早期和长期预后:预测因素和功能评价。Eur心胸外科杂志22:864-873。［Ref。］
18. Ullmann MV, Gorenflo M, Bolenz C, Sebening C, Goetze M, et al.(2006)肺动脉切换术中扩展肺动脉重建后晚期结果。安胸外科81:2259-2266。［Ref。］
19. aturi P, Hiesinger W, Gorman RC, Pochettino A, Jessup M, et al.(2008)心脏再移植是治疗原发性同种异体心脏移植衰竭的有效方法。J心胸外科3:26。［Ref。］
20. Lim HG, Kim WH, Lee JR, Kim YJ(2013)动脉切换术治疗心室-动脉不一致的长期结果。心血管外科杂志43:325-334。［Ref。］
21. De Praetere H, Vandesande J, Rega F, Daenen W, Marc G，等。中国科学:地球科学。［Ref。］
22. Bando K, Danielson GK, Schaff HV, Mair DD, Julsrud PR, et al.(1995)同种肺动脉和主动脉移植用于右室流出道重建的结果。J胸心血管外科109:509-517;讨论517 - 518。［Ref。］
23. Homann M, Haehnel JC, Mendler N, Paek SU, Holper K，等(2000)带瓣生物导管重建RVOT: 25年同种异体移植和异种移植经验。Eur心胸外科杂志17:624-630。［Ref。］
24. Tweddell JS, Pelech AN, Frommelt PC, Mussatto KA, Wyman JD, et al.(2000)先天性心脏病右心室流出道重建中同种异体瓣膜使用寿命的影响因素。循环102:III 130-III 135。［Ref。］
25. Corno AF(2000)先天性心脏病外科。Curr Opin Cardiol 15: 238-243。［Ref。］
26. Swartz MF, Sena A, Atallah-Yunes N, Meagher C, Cholette JM, et al.(2012)降低动脉转换术后瓣膜上狭窄发生率。发行量126:S118-S122。［Ref。］
27. Nakanishi T, Matsumoto Y, Seguchi M, Nakazawa M, Imai Y, et al.(1993)球囊血管成形术治疗大动脉转位术后肺动脉狭窄。J Am Coll Cardiol 22: 859-866。［Ref。］
28. Nakanishi T(2001)球囊扩张和支架植入治疗血管狭窄。儿科Int 43: 548-552。［Ref。］

在此下载临时PDF

条信息

Aritcle类型:简短的沟通

引用:Nenna A, Lusini M, Chello M, Spadaccio C, Nappi F(2015)生物可吸收支架在心血管手术中的应用。J心脏健康1(2):doi http://dx.doi。org/10.16966/2379 - 769 x.108

版权:©2015 Nenna A，等。这是一篇开放获取的文章，在知识共享署名许可协议的条款下发布，该协议允许在任何媒体上无限制地使用、发布和复制，前提是注明原作者和来源。

出版的历史:

收到日期:2015年7月16日

接受日期:2015年7月21日

发表日期:2015年7月25日