摘要: 心腦血管疾病的發(fā)病率不斷攀升, 球囊導(dǎo)管作為治療心腦血管疾病的重要醫(yī)療器械, 得到了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展。本文對(duì)國(guó)內(nèi)外醫(yī)用球囊的成型技術(shù)、球囊成型材料的基本要求、以及球囊材料的組成進(jìn)行了總結(jié); 最后對(duì)醫(yī)用球囊在臨床疾病治療中的一些應(yīng)用以及球囊導(dǎo)管的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞: 球囊導(dǎo)管, 材料成型, 臨床應(yīng)用
隨著人們生活水平的不斷提高和生活節(jié)奏的加快，心腦血管疾病的發(fā)病率也越來(lái)越高。上個(gè)世紀(jì)八十年代，瑞典醫(yī)生進(jìn)行的經(jīng)皮罐狀動(dòng)脈成形術(shù)取得成功，標(biāo)志著介入醫(yī)學(xué)的開(kāi)端，血管介入治療是借助于介入導(dǎo)管通過(guò)血管官腔到達(dá)體內(nèi)的病變部位，實(shí)現(xiàn)低創(chuàng)治療的一種新興的醫(yī)療技術(shù)，在過(guò)去的三十年里，由于介入療法的眾多優(yōu)點(diǎn)，使它得到了快速的發(fā)展。介入治療的范圍很廣，幾乎用于全身的各個(gè)部分，如顱內(nèi)神經(jīng)，頸動(dòng)脈，腎動(dòng)脈及筋脈等。球囊導(dǎo)管作為腔內(nèi)介入治療的主要器械之一，是臨床使用最多的一類導(dǎo)管。
1、醫(yī)用導(dǎo)管成型材料的種類及其基本要求
醫(yī)用導(dǎo)管材料多種多樣，一般為熱塑性聚合料，用于醫(yī)用導(dǎo)管的有機(jī)分子材料就不下數(shù)十種，以其不同的性能用在不同用途的產(chǎn)品上。這些材料包括：硅橡膠
聚氨酯（PU）聚四氟乙烯（PIFE）聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）聚氟乙烯（PVC）聚甲基丙烯酸酯（PMMA），聚對(duì)苯二甲酸純酯（PET）、尼龍（PA），聚碳酸酯（PC）等等。醫(yī)用導(dǎo)管的基本要求：
（1）具有可使其在高壓釜中用射線或其他方法消毒的熱穩(wěn)定性。
（2）具有抗氧化和耐腐蝕的化學(xué)穩(wěn)定性，以及與體液接觸不發(fā)生變化的化學(xué)惰性。
（3）具有組織適應(yīng)性和血液適應(yīng)性，具有抗血栓性，不會(huì)發(fā)生凝血。
（4）不會(huì)致癌和導(dǎo)致過(guò)敏反應(yīng)。
（5）具有優(yōu)良的力學(xué)性能和功能性，并且能夠長(zhǎng)期植入體內(nèi)不會(huì)喪失拉伸強(qiáng)度和彈性模量等物理力學(xué)性能。
（6）具有優(yōu)良的可加工性。
2、醫(yī)用球囊材料的發(fā)展
一般來(lái)講，醫(yī)用球囊都是由高分子材料制成，最初用于醫(yī)用球囊的材料是軟質(zhì)聚氯乙烯，聚氯乙烯的數(shù)均分子量約為3.6—9.3萬(wàn)，聚合度大約在590—1500. 聚氯乙烯不但具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，較好的耐有機(jī)溶劑的性能和耐化學(xué)藥品性，在常溫下對(duì)酸堿及鹽的作用穩(wěn)定，并且具有良好的機(jī)械性能，力學(xué)性能和電學(xué)性能。但是聚氯乙烯的耐光和耐熱的穩(wěn)定性較差，其軟化點(diǎn)為80℃5，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，它的熔點(diǎn)和分解溫度很接近，而且材料的硬度較大，不易加工。用聚氯乙烯做出來(lái)的球囊與現(xiàn)在的球囊相比，它具有較厚的壁，但是耐壓性能卻很差。近期的研究表明，由聚氯乙烯制成的導(dǎo)管，生物相容性差，并且還發(fā)現(xiàn)單體聚氯乙烯有致癌作用。
隨著高分子材料的發(fā)展，從上世紀(jì)八十年代初期開(kāi)始，研究者開(kāi)始用交聯(lián)聚乙烯和聚苯二甲酸乙二醇酯(PET)來(lái)制作球囊，使球囊的性能得到了很大的改善，在當(dāng)時(shí)，由這種材料制作的球囊?guī)缀跽嫉剿a(chǎn)球囊的90%以上，聚乙烯是鏈狀的非極性分子，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在常溫下對(duì)酸、堿和鹽都很穩(wěn)定。具有高絕緣性和很好的耐腐蝕性，生物相容性也很好，植入體內(nèi)無(wú)不良反應(yīng)，聚苯二甲酸乙二醇酯是分子間中含有芳環(huán)的一種聚酯，并且是一種線性聚酯，由于這種材料具有良好的剛性，和抗蠕變性，較高的尺寸穩(wěn)定性以及較低的吸濕率，因此發(fā)展非常迅速。PET的黏度越大，它的結(jié)晶度越低；爆破壓可達(dá)27atm,交聯(lián)聚乙烯制作的球囊雖然不如PET制作的球囊的耐壓性好，但是交聯(lián)聚乙烯制作的球囊形狀保持極佳，這兩種材料制作的球囊雖然部位分解決了耐壓力和形狀保持力的問(wèn)題，但是它們制作的球囊硬度很大，實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍然是不盡如人意。
隨著現(xiàn)在技術(shù)的發(fā)展，在上世紀(jì)八十年段末九十年代初，尼龍和熱塑性聚氨酯材料逐漸用于球囊。熱塑性聚氨酯是一種線性聚合物，它的結(jié)構(gòu)中包括硬段和彈性軟段，具體在彈性網(wǎng)絡(luò)中起到交聯(lián)鍵作用的高玻璃化溫度的軟段，具有良好的加工性，并且生物相容性和耐磨性都很好。但不能進(jìn)行蒸汽消毒，因?yàn)樗哪退庑泻懿?。尼龍具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，韌性好，有較高的抗拉、抗壓強(qiáng)度；耐疲勞性能突出，表面光滑，摩擦系數(shù)小；耐腐蝕，有很好抗老化能力，但是吸水性大，耐光性差，由尼龍制作的球囊在國(guó)內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)并且占有很大的份額。
新的球囊材料多事一些共聚和共混合物，它們是有一些剛性鏈段和柔性鏈段共聚，或者是一些可以相容的聚合物簡(jiǎn)單想混，以使他們的性質(zhì)更加優(yōu)良。聚四氟乙烯以及尼龍和聚氨酯或其他材料的合金是生產(chǎn)高級(jí)介入導(dǎo)管的首選材料，所有這些材料的性能優(yōu)良，并且附加值很高，但是他們的加工難度很大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)有越來(lái)越多的性能優(yōu)異的高分子材料用于球囊的制作，為醫(yī)學(xué)的發(fā)展奠定很好基礎(chǔ)。
3、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
LIX IAOWANG 等人在一項(xiàng)美國(guó)專利的說(shuō)明書(shū)中, 首先介紹了一般的球囊成型方法[ 7 ] , 然后介紹了對(duì)這種成型方法的改進(jìn)措施, 它是將模具放在加熱好的導(dǎo)熱介質(zhì)中, 將熱塑性材料制成的管坯放在模具中, 在吹脹球囊的同時(shí)拉伸管坯, 進(jìn)而形成球囊。Murthy V.S imhambhat la. 等[ 8] 介紹了另外一種稱為overthe-w ire的制作過(guò)程: 首先將擠出的管坯以一個(gè)連續(xù)或半連續(xù)的過(guò)程被擴(kuò)張從而形成一個(gè)擴(kuò)張管; 然后, 這個(gè)擴(kuò)張管在球囊模腔中進(jìn)一步被擴(kuò)張成球囊。奧勃斯醫(yī)學(xué)技術(shù)股份有限公司的M∀ H∀ 賈拉卡尼研制出了一種特別適合經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈腔內(nèi)成形術(shù)的球囊導(dǎo)管[ 9 ] 。這種球囊導(dǎo)管主要包括一個(gè)導(dǎo)管體和一個(gè)延伸于遠(yuǎn)端的可擴(kuò)張球囊。它的近端體部是一個(gè)較硬的管狀體, 一個(gè)較為柔軟的遠(yuǎn)端體部, 并且其中有一個(gè)柔軟的元件與近端體部和遠(yuǎn)端體部相連并且延伸進(jìn)入遠(yuǎn)端體部。王兆華、杜慧等設(shè)計(jì)出了顯影球囊擴(kuò)張器[ 10] , 它是將導(dǎo)管的一端封住, 然后在導(dǎo)管上套上內(nèi)外兩個(gè)球囊, 并將兩頭扎緊密封, 在兩個(gè)球囊之間放入顯影劑溶液, 還有與之配套的充氣氣囊和壓力表。當(dāng)這種球囊導(dǎo)管到達(dá)病變部位, 給球囊充氣, 內(nèi)外球囊都擴(kuò)張,顯影劑均勻的分散于兩個(gè)球囊之間, 在X 光下可以清晰顯影, 這樣醫(yī)生就可以直接看到狹窄部位的擴(kuò)張情況。它適用于食道狹窄、大血管
狹窄、心臟瓣膜狹窄部位的擴(kuò)張。馬瑞坤提出了一種制作擴(kuò)張球囊的方法, 主要用于醫(yī)用聚乙烯球囊導(dǎo)管的制作[ 11] 。用鈷源射線照射聚乙烯使其交聯(lián), 然后把管子放在模具內(nèi), 邊加熱邊充氣, 在合適的溫度與壓力下, 吹脹管子的同時(shí)進(jìn)行拉伸, 然后冷卻定型。用這種方法制作的球囊具有很優(yōu)良的性能, 具有高強(qiáng)度和非膨脹性的特點(diǎn), 能用于治療肺動(dòng)脈瓣狹窄以及其它瓣膜和血管狹窄性疾病。
雖然國(guó)內(nèi)的一些專利上也有可以看到球囊的制作方法, 但是由于起步較晚, 與國(guó)外相比還有一定的差距。醫(yī)用的球囊導(dǎo)管, 不管是生產(chǎn)環(huán)境還是生產(chǎn)材料都要求很高, 生產(chǎn)技術(shù)也有一定的要求, 生產(chǎn)難度較大[ 12] 。由于受生產(chǎn)設(shè)備和配套工藝技術(shù)的制約, 我國(guó)所使用的球囊還有很大一部分依賴進(jìn)口。
4、醫(yī)用球囊的應(yīng)用
球囊導(dǎo)管廣泛用于血管疾病的治療, 較為常見(jiàn)的就是用于治療動(dòng)脈狹窄。通過(guò)使用末端帶有擴(kuò)張球囊的導(dǎo)管, 醫(yī)生通過(guò)熒光透視, 指引球囊導(dǎo)管進(jìn)入血管, 在血管病變處定位, 然后通過(guò)加壓液體使球囊擴(kuò)張, 以達(dá)到治療的目的。
利用球囊導(dǎo)管治療血管狹窄的優(yōu)點(diǎn)是: 創(chuàng)傷小,操作簡(jiǎn)便, 并發(fā)癥少, 利用內(nèi)科介入的方法替代了外科手術(shù), 減少了病人的痛苦。
醫(yī)用球囊的最大的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榻?jīng)皮穿刺冠脈成形術(shù)( PTCA )。近年來(lái), 藥物支架的發(fā)明給醫(yī)用球囊?guī)?lái)了更大的發(fā)展空間。以前球囊導(dǎo)管的主要用途是治療血管狹窄、擴(kuò)張血管和塑形, 現(xiàn)在的主要用途是支架的輸送、擴(kuò)張, 還用于支架置入前的預(yù)擴(kuò)張和置入后的精確定形。在冠脈、顱內(nèi)神經(jīng)、腎動(dòng)脈、股動(dòng)脈、膽道和胃腸系統(tǒng)都得到了廣泛的應(yīng)用。醫(yī)用球囊在骨科中也得到了應(yīng)用[ 13] , 對(duì)于骨質(zhì)疏松椎體壓縮性骨折的病人, 通常的治療方法只能是保守治療, 非常痛苦且治療效果不好。但是利用醫(yī)用球囊, 不但效果好而且最大限度的減小了病人的痛苦, 也提高了治療的效果。一般是經(jīng)皮及椎弓根先將可膨脹性骨球囊置入椎體, 球囊膨脹擴(kuò)張, 骨折椎體復(fù)位, 在骨折椎體內(nèi)制造一個(gè)安全有效空間,放氣后退出球囊并低壓下注入骨水泥。
隨著高分子材料和醫(yī)用球囊制作技術(shù)的進(jìn)一步提高, 使得醫(yī)用球囊的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。醫(yī)用球囊一些新的應(yīng)用是用于激光導(dǎo)管及光活化治療[ 14] 和藥物輸送導(dǎo)管[10] 等。用于激光導(dǎo)管及光活化治療的球囊材料都是由透明的, 使用對(duì)光低吸收性的材料來(lái)制作。在球囊的內(nèi)部安裝上激光器, 在球囊的錐部和管段涂上一層不能透光的物質(zhì), 只有在工作段可以透過(guò)激光。
使用時(shí), 球囊導(dǎo)管在病變部位定位后, 先擴(kuò)張球囊, 然后把激光激活來(lái)治療病變部位。這種方法能有效的控制治療區(qū)域, 并且對(duì)未病變部位不會(huì)有影響。醫(yī)用球囊在應(yīng)用于藥物輸送導(dǎo)管中, 主要是針對(duì)那些昂貴的且副作用很大的藥物。藥物輸送導(dǎo)管和普通球囊導(dǎo)管的不同點(diǎn)就是: 藥物輸送導(dǎo)管的球囊表面有很多微孔, 并且微孔是有一定嚴(yán)格要求的, 當(dāng)球囊在病變部位擴(kuò)張以后, 微孔的大小恰好能使藥物通過(guò), 對(duì)局部病變部位進(jìn)行藥物治療, 當(dāng)球囊泄壓以后, 藥物可以重新回到球囊, 這不僅減少了用藥量, 還避免了對(duì)正常機(jī)體的傷害。
展望:
隨著對(duì)高分子材料的不斷探索和球囊制作技術(shù)的不斷提高, 醫(yī)用球囊的應(yīng)用將會(huì)得到更大的發(fā)展。未來(lái)的醫(yī)用球囊導(dǎo)管應(yīng)用的發(fā)展重點(diǎn)將集中在腫瘤的介入治療、心臟介入技術(shù)、神經(jīng)介入技術(shù)、非血管內(nèi)介入技術(shù)、門(mén)脈高壓癥血管內(nèi)介入治療、非腫瘤性病變及周?chē)懿∽兊难軆?nèi)介入治療技術(shù)、急診出血的動(dòng)脈內(nèi)栓塞治療細(xì)胞、分子(基因)水平的介入治療等。
醫(yī)用球囊的發(fā)展方向是性能更加優(yōu)良和精細(xì)化。性能優(yōu)良是指管壁越來(lái)越薄, 耐壓越來(lái)越好, 并且柔軟度好, 這些都有利于球囊的推送和擴(kuò)張。但是這三個(gè)方面又是相互制約的, 在未來(lái)的研究中希望能夠找到三者的平衡點(diǎn)。由于各個(gè)領(lǐng)域使用的球囊用途不同, 要求也不同,所以球囊的制作將會(huì)更加精細(xì)化和專門(mén)化。
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作者：徐立霞, 盧春蘭, 李昕躍
(大連大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院, 遼寧大連116622)
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