冠状动脉分叉病变(coronary bifurcation leision, CBL)是指粥样硬化斑块毗邻和/或累及重要边支血管开口处的一种病变类型,也是经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)最常见与最具挑战的病变之一[1-3]。分叉病变介入治疗双支架术包括微突T支架技术(T-stenting and small protrusion, TAP)、挤压技术(Crush)、T技术、裤裙技术(Culotte)等[4],对于涉及左主干末端或分支血管较大的真性分叉病变治疗而言作用必不可少[5-6]。而临床研究证实目前的双支架术支架内血栓、心肌梗死及死亡的发生率均较单支架术高[7],因此建立相关动物模型以深入评价、改进目前双支架术式刻不容缓。TAP术于2007年由Burzotta等[8]发明,在边支支架定位时,在标准T技术基础上略回撤支架,部分突入主支,以确保完全覆盖边支开口,其技术特点是简单,可作为单支架术后的补充手段,是目前广泛采用的双支架术式之一。因此,我们拟建立兔腹主动脉分叉TAP双支架术模型,为分叉病变双支架术的临床前期研究提供依据。
1 材料与方法 1.1 实验动物新西兰兔5只,雄性,体质量3.0~3.5 kg,由第三军医大学新桥医院实验动物中心提供[合格证号:SYXK(渝)2012-0009]。实验过程符合动物伦理相关规定,得到第三军医大学新桥医院伦理委员会的批准(2016年)。
1.2 器械三氧化二砷药物洗脱支架(北京美中双和医疗器械股份有限公司)、球囊扩张导管(天津赛诺医疗科学技术有限公司)、血管内超声诊断导管(美国Volcano公司)、Cordis Guiding导管(美国Johnson&Johnson公司)、BMW导丝(美国Abbott公司)、压力泵(美国Medtronic公司)、6F动脉鞘(美国Johnson&Johnson公司)等。
1.3 主要药品麻醉药:盐酸赛拉嗪注射液(吉林省华牧动物保健品有限公司),2%戊巴比妥注射液(德国Merck公司);造影剂:碘海醇注射液(通用电气药业上海有限公司);肝素钠注射液(常州千红生化制药股份有限公司);注射用青霉素钠(山东鲁抗医药股份有限公司);生理盐水(四川科伦药业股份有限公司)。
1.4 设备DSA(Innova 2100,美国GE公司)。Micro-CT(IVIS Quantum FX,美国Perkin Elmer公司)。血管内超声(s5,美国VOLCANO公司)。彩色多普勒超声(VINNO70,苏州飞依诺科技有限公司)。
1.5 操作步骤 1.5.1 术前准备动物禁食8 h后,予盐酸赛拉嗪注射液(0.2~3.0 mL/kg)肌注麻醉,2%戊巴比妥(0.6 mL/kg)进行耳缘静脉麻醉,麻醉成功后,颈部备皮,仰卧位固定于兔架,平置于导管床,消毒手术区域后铺巾。沿气管左侧纵行切开皮肤约6 cm,钝性分离皮下组织及肌肉,于气管左侧暴露颈总动脉并继续分离至颈内颈外动脉分支处。需要注意的是上述过程中务必将血管周围组织充分地剥离清除,否则将会造成后续步骤中的6F血管鞘插入困难。在分支前远端结扎颈总动脉,使其充盈扩张易于穿刺,并于颈总动脉近心端置3号线1根随时可进行阻断血流控制颈动脉出血量。
1.5.2 兔腹主-髂动脉分叉双支架术模型的建立置6F血管鞘进入左颈总动脉内并固定,注意操作轻柔,穿刺过程中针尖斜面向下,防止针尖刺透颈动脉后壁,形成撕裂、穿孔等严重后果。经鞘管注入浓肝素约2 000 U抗凝。沿导引钢丝放置6F JR 3.5 Guiding管入降主动脉。以腹主动脉-左侧髂动脉为主支血管(main vessel,MV),右侧髂动脉为边支血管(side branch,SB),并按照文献[8]报道方法行TAP支架术。术后退出Guiding管、导丝及鞘管。分别结扎穿刺点近心端、远心端,逐层缝合肌肉筋膜、皮肤层,关闭伤口后消毒,给予青霉素1×104 U肌注,阿司匹林口服25 mg/d。
1.5.3 术前及术后即刻DSA和IVUS评价TAP术前沿PTCA导丝分别送入IVUS导管(3.5F,Volcano)至左、右侧髂动脉,以1 mm/s的速度回撤探头记录图像,评价腹主动脉和两侧髂动脉血管管腔直径。术后即刻行DSA评价支架位置、是否出现夹层、急性血栓等,行IVUS检查,评价管腔直径和支架贴壁情况。
1.5.4 术后6个月复查术后6个月复查DSA评价支架位置、管腔直径大小、血流情况以及是否出现支架内血栓等并发症,复查IVUS评价管腔直径、再狭窄及支架贴壁情况。
1.5.5 术后micro-CT评价复查DSA及IVUS后,实验动物麻醉后处死,取支架植入部位动脉血管段,行micro-CT扫描,并利用Mimics软件分析并重建3D图片,评价支架内血栓、支架形态、边支开口覆盖、贴壁和扩张等情况。
1.6 统计学处理采用SPSS 19.0软件进行统计分析。数据以x±s表示,组间比较采用单因素方差分析。
2 结果 2.1 兔颈总动脉通路的建立体外彩色多普勒超声提示颈总动脉直径[(2.28 ±0.15) mm,图 1A],钝性分离周围组织,游离并暴露左颈总动脉(图 1B),结扎远心端,放置3号线于近心端,穿刺后成功置入6F血管鞘并结扎固定(图 1C)。
2.2 术前行IVUS评价管腔直径
术前IVUS评价腹主动脉及髂动脉血管管腔直径,按支架︰血管内径为1.1:1的比例选择植入支架的型号。结果提示腹主动脉血管管腔直径约[(2. 74 ±0.11) mm, 图 2A];髂动脉血管管腔直径约[(2.22 ± 0.13)mm,图 2B]。
2.3 DSA指导下行TAP双支架术
将6F指引导管送至腹主动脉后造影显示腹主动脉、双侧髂动脉(图 3A),调整BMW导丝送至双侧髂动脉。沿BMW导丝送入3.0 mm×17 mm支架球囊导管系统至腹主动脉-左侧髂动脉内,横跨右侧髂动脉开口(图 3B),以12.12×105 Pa×8 s扩张并释放支架(图 3C)。交换导丝,将右侧髂动脉BMW导丝回撤后送入左侧髂动脉,将左侧髂动脉BMW导丝回撤后,尽量沿靠近血管分叉嵴部的网眼进入右侧髂动脉(图 3D)。沿BMW导丝送入2.5 mm×15 mm及2.5 mm×15 mm球囊部分通过主支支架网眼进入右侧髂动脉,以8.08×105 Pa×5 s扩张后退出球囊。沿BMW导丝送入2.5 mm×13 mm支架球囊系统至右侧髂动脉,回撤支架近端与右侧髂动脉开口处近端血管嵴平齐(图 3E),以12.12×105 Pa×8 s扩张并释放支架(图 3F),退出球囊导管。沿BMW导丝送入3.0 mm×18 mm后扩球囊至左侧髂动脉,沿BMW导丝送入另一2.5 mm×15 mm后扩球囊至右侧髂动脉,与左侧髂动脉内球囊近端对齐,以10.1×105 Pa×8 s行对吻扩张完成最终塑形。术后即刻DSA评价支架位置满意,血流TIMI 3级,无夹层、急性血栓形成及其他并发症发生。
2.4 IVUS评价手术即刻效果
IVUS提示术后腹主动脉支架直径[(2.99 ± 0.08)mm,图 2C];髂动脉支架直径[(2.50 ± 0.04)mm,图 2D]。IVUS提示双支架术后腹主动脉及髂动脉支架钢梁贴壁好,与血管壁之间无300 μm以上间隙形成。
2.5 兔腹主动脉TAP术模型术后6个月复查复查DSA显示腹主动脉及双侧髂动脉支架位置良好,无支架内血栓影,无明显狭窄,前向血流TIMI 3级(图 4A)。IVUS(图 4B)提示术后6个月腹主动脉支架直径(2.92±0.09) mm,与术后即刻(2.99±0.08) mm比较差异无统计学意义(P=0.216),管腔内无明显再狭窄,支架贴壁良好(图 2E);髂动脉支架直径(2.41±0.04) mm,与术后即刻(2.50±0.04) mm比较差异无统计学意义(P=0.129),贴壁良好(图 2F)。
2.6 兔腹主动脉TAP术模型micro-CT评价
micro-CT不同层次扫描发现:无支架内血栓形成,右侧髂动脉支架近端完全覆盖开口,支架下缘微突入腹主动脉管腔[(0.49 ± 0.08)mm,图 5A、B]。三维重建提示:支架扩张好,分叉及边支开口部分覆盖完全。右侧髂动脉支架下缘微突入腹主动脉管腔内,形成一个新的金属嵴(图 5C、D)。
3 讨论
既往研究多采用猪作为单支架研究的模型,但是饲养成本高,运输、麻醉及术中管理困难,更重要的是猪冠脉解剖结构并不适合双支架术实施,左主干较短,对角支直径细小,回旋支较幼稚,右冠开口多朝下,导管进入易嵌顿,亦缺乏较大分支[9-10]。实验用兔体型相对小、成本低,是血管损伤及支架研究的另一个主要动物模型平台。Sutton等[11]于1990年在正常及动脉粥样硬化兔胸主动脉及髂动脉分别进行了直径3.5 mm及2.5 mm的单支架植入术,而腹主-髂动脉直径及固定的角度与人类冠脉血管分叉解剖结构相似度高[12],但是一直未有双支架植入的相关报道,因此我们选择兔腹主-髂动脉血管作为研究对象来模拟双支架术的临床情况。
双支架术植入的一个必须条件是足够大的指引导管内腔(>5F),而既往兔支架植入时多使用4F的血管鞘植入颈动脉。因此,对大支架,可降解支架及分叉病变植入双支架等需要6F指引导管的操作无法进行。我们体外超声发现兔颈动脉直径约(2.28±0.15) mm,提示可以进行6F鞘管植入。本研究发现通过兔颈总动脉可以成功植入6F血管鞘及6F指引导管,为下一步的双支架植入、IVUS检测及双球囊对吻扩张提供了保证,否则多个导丝、球囊、血管内超声探头等器械的通过及后续操作将变得极其困难甚至无法完成。下一步我们拟进行7F的无鞘指引导管植入,进一步改良该模型。
药物涂层是分叉病变双支架术后血栓形成及支架内再狭窄的重要因素。目前临床上使用的药物涂层支架包括西罗莫司及其衍生物、紫杉醇涂层等,但既往研究提示分叉病变双支架术血栓及再狭窄的发生率仍较单支架高[7]。因此,我们使用了国内原发研究的三氧化二砷药物涂层支架,原因如下:① 该支架的钢梁构型与目前的主流支架相似度高,具有一定的推广性;② 三氧化二砷为我国美中双和公司生产的原创药物支架,既抑制平滑肌细胞增殖,减少再狭窄,又不损伤内皮细胞,从而减少支架内血栓的发生,有望成为未来双支架术临床应用的一款标准支架。
支架贴壁不良是影响双支架术预后的重要因素,我们利用血管内超声进行精确的血管腔内显像评价,在分叉病变介入治疗中有极其重要的指导价值[13]。既往研究在兔胸主动脉植入3.5 mm支架[11],但我们利用血管内超声检测发现,腹主动脉管腔直径仅(2.74±0.11) mm,髂动脉约(2.22±0.13) mm,所以选择3.0 mm及2.5 mm支架进行植入更为合理。而且,我们DSA及血管内超声检测发现兔腹主-髂动脉分叉血管直径及角度约130°[(129.2 ± 1.92)°],相对固定,所以模型的稳定性好。下一步我们会积累更多的数据对兔腹主及髂动脉数据进行深入评价。另外,术后6个月复查DSA和IVUS结果表明兔腹主-髂动脉双支架TAP技术无支架膨胀不良,支架贴壁佳,无支架内血栓及再狭窄发生。术后6个月腹主动脉及髂动脉支架植入段管腔直径与术后即刻比较差异无统计学意义。但IVUS对于支架显微结构的评价仍不十分清楚。micro-CT有更高的空间分辨率,通过软件将图像进行重构,还原成在电脑中可分析的3D图像,更加直观和形象[14],对于双支架术后分叉处支架的形态学观察分析尤其重要。我们利用micro-CT发现TAP术后支架扩张良好,可确保支架近端完全覆盖分叉部位上缘血管的开口部。支架近端的下缘少许突入到主干即腹主动脉支架内,此部分支托悬空于主干血管即腹主动脉管腔内,可能会造成局部湍流,增加支架内血栓风险。但该技术无分叉部的支架钢梁重叠,理论上可降低开口处支架内再狭窄。我们下一步拟利用micro-CT进行三维重建血流动力学分析,更全面地对支架术式及可能的影响进行评价。
本研究的局限性:① 本研究结果仅利用健康兔进行实验,与临床情况有一定差异,下一步拟利用动脉粥样硬化及血管狭窄兔模型进行双支架术实验。② 未对不同类型及尺寸的主流支架平台进行比较,这些因素对结果的影响仍有待进一步评价。③ 未进行组织形态学检测:但组织学侧重于评估不同支架平台的涂层药物和多聚物对于血管内皮化及增殖的影响,主要反映细胞及组织的微观情况。而本研究侧重于支架术式的技术评估,利用IVUS能更好地反映活体血管管腔的整体结构及支架钢梁的扩张情况。
综上,本研究建立了兔腹主动脉分叉双支架TAP术模型,为分叉病变双支架术的临床前期研究提供了依据,对于进一步评价及改进双支架术具有应用价值。
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