分支支架在主动脉弓部疾病中的应用与发展

顾浩，何文扬，何进伟，刘宝坤，郭婷婷，周栋

兰州大学第二医院 血管外科，甘肃 兰州 730000

引言

主动脉弓为主动脉上部弓形弯曲的部分，从弓部发出3条较大的动脉，由右向左依次分别为头臂干动脉、左颈总动脉和左锁骨下动脉（Left Subclavian Artery，LSA）。由于这种多分支的弯曲解剖结构，以及主动脉弓上分支血管的重要性，手术过程中需重建分支动脉的血流供应，增加了主动脉弓部疾病治疗的难度[1]。主动脉弓部疾病是一种具有灾难性后果的临床急症，其起病凶险、进展迅速，如未能早期识别并积极干预，可能会导致患者死亡。据报道，主动脉夹层患者在发病后24 h内未经治疗的死亡率约为50%，而且在发病后的48 h内，每增加1 h，死亡率升高1%，其中75%的患者因主动脉破裂而死亡[2]。分支支架技术是指应用带有单个分支或多个分支的覆膜支架，重建主动脉弓部一支或多支血流。作为近年来兴起的腔内治疗技术之一，分支支架技术既具备腔内治疗的微创性，同时在形态上最符合主动脉弓部的解剖形态，因此受到越来越多血管外科医生和医疗设备供应商的关注[3]。

本文主要对目前临床应用的分支支架及新型分支支架的结构、临床应用结果作一综述，旨在帮助临床医生了解分支支架的最新进展，在临床治疗中选择最优的治疗方案；同时展望了主动脉弓部疾病的未来治疗方向以及分支支架的发展方向，以期为医疗设备供应商开发新型分支支架提供理论参考。

1 主动脉弓部疾病的治疗现状

累及主动脉弓部的疾病主要包括侵及主动脉弓部的主动脉夹层、主动脉瘤、透壁溃疡、壁间血肿等，这些疾病对人体健康造成了极大的危害，甚至危及生命安全。针对主动脉弓部疾病，目前一线的治疗方法为开胸深低温体外循环下主动脉弓人工血管置换术[4-5]。自1975年深低温停循环技术开始应用于主动脉弓外科手术以来，随着手术技术、麻醉、术后监护等方面的进步，传统的开胸手术已在临床广泛开展[4]。但对于高龄、高危等患者，开胸手术仍有较高的围术期死亡率及并发症发生率[5-6]。

1994年，Dake等[7]报道了单纯运用血管腔内治疗技术来修复胸主动脉病变。胸主动脉腔内修复术（Thoracic Endovascular Aortic Repair，TEVAR）的应用明显提升了主动脉弓部疾病治疗的效果，TEVAR是指在影像学设备和技术辅助下，借助导丝导管技术在主动脉腔内进行操作，实现对主动脉病变的修复。目前TEVAR已广泛应用于治疗Stanford B型主动脉夹层、左锁骨下动脉开口以远的胸主动脉瘤等疾病[8-9]。

对于主动脉弓部病变，单纯的腔内修复由于存在腔内支架移植物的有效锚定区不足等问题，单一的胸主动脉覆膜支架隔绝技术往往不能治疗所有主动脉弓部疾病[4]。为解决这一问题，20世纪90年代末，杂交手术（开放式和腔内手术相结合）应运而生[10]。该术式需要同期或分期进行旁路手术来重建主动脉弓上分支，以达到治疗目的。TEVAR与传统开胸手术和杂交手术相比具有创伤小、风险低、死亡率低、并发症发生率低等优点[11]。因此，血管腔内修复技术对于主动脉弓部疾病无疑是更理想的选择。但对于累及主动脉弓部的疾病，腔内治疗的难点在于如何在修复夹层破裂口或主动脉瘤的同时，保留主动脉弓部重要分支动脉的血流供应。随着TAVER的进步以及术者经验的积累，目前临床中逐步发展出了烟囱技术[12]、开窗技术[13]和分支支架技术[14]等来解决这一难题。上述技术的出现极大地扩展了TEVAR的适应证，为主动脉弓部疾病的治疗提供了更多的选择。1999年，Inoue等[15]首次报道了应用分支支架的临床经验，这标志着分支支架理念的建立。分支支架技术相较于烟囱技术及开窗技术而言，更符合主动脉弓部解剖形态，其Ⅰ型内漏等并发症发生率较低[16]，因此成为目前研究的一大热点。

2 分支支架应用现状

2.1 单分支支架

对于传统的TEVAR，至少需要15 mm的正常主动脉壁才能充分锚定覆膜支架[17]。对于近端锚定区不足的患者，需覆盖左锁骨下动脉，以获得良好的支架固定。然而，左锁骨下动脉的覆盖可能会导致严重的并发症，如中风、上肢缺血等[18-19]，而单分支支架可有效解决这一问题。目前，单分支支架主要用于治疗累及左锁骨下动脉开口以远的疾病，其主体支架近端锚定区需达到左颈总动脉开口处，同时单分支用于重建左锁骨下动脉血流。目前国内外有多款产品已用于临床阶段，此类产品的形态结构基本相似。

2.1.1 Castor支架

Castor支架由上海长海医院血管外科与上海微创心脉公司联合开发，于2013年开始临床试验[20]，共纳入11家中心合计73例患者，其中50例急性主动脉夹层（病程≤2周）和23例慢性主动脉夹层（病程＞2周），手术成功率为97.26%（71/73），内漏发生率为5.48%（4/73），在中位随访时间（61个月）内，5例（6.85%）患者死亡，其中2例死因不明、3例与主动脉疾病无关，分支通畅率为92.65%（63/68）。Castor支架于2017年正式获准临床上市，成为国际首款临床应用于治疗主动脉弓部疾病的腔内器材。自上市至今，临床已累计使用5000余例[21]。目前上海长海医院血管外科团队在原有Castor支架基础上进行改良，开发出单分支开窗支架，并取得满意疗效[22]。单分支用于重建左锁骨下动脉血流，并且可以增加支架锚定的稳定性，支架近端的“开窗”保留了头臂干动脉及左颈总动脉的血流，通过这种分支与开窗结合的特殊结构，实现了主动脉弓部分支血流的重建，这种单分支开窗支架为临床治疗主动脉弓部疾病提供了新的方法。

2.1.2 Medtronic支架

Medtronic单分支支架是在其Valiant胸主动脉支架基础上开发的，被称为Valiant Mona LSA支架，由聚酯及镍钛诺制成，其分支结构实际上是一个改进的开窗结构，具有倒漏斗或火山状外观。2015年，Roselli等[23]发表了该支架的早期研究，共纳入9例患者，手术成功率为100%，术后30 d通畅率为100%，2例发生Ⅱ型内漏，2例内漏原因不明，非致残性卒中发生率为33%；术后1年随访期间无死亡、左上肢缺血、截瘫、动脉瘤破裂、开放手术或二次介入手术等情况发生。Rousseau等[24]分享了对于Valiant Mona LSA支架的单中心应用经验，其认为对于不适合行开放手术的患者，Valiant Mona LSA支架植入是可行的，而且手术成功率及围术期死亡率都相对较低，但仍需多中心、大样本的临床数据来评估长期效果。

2.1.3 Gore支架

Gore单分支支架由聚四氟乙烯覆膜和镍钛诺骨架构成，基于cTAG平台开发，不同于Valiant Mona LSA支架，该支架采用反向烟囱设计，并采用了Gore产品特有的标准拉线结构。Dake等[25]报道了31例植入Gore分支支架的临床研究结果，手术成功率为100%，随访30 d时，分支全部保持通畅，1例出现卒中，无死亡及截瘫发生；随访1年时，生存率为83.9%，无支架及手术相关死亡，5例患者发生内漏（Ⅱ型2例，3例无法确定分型），该研究认为胸主动脉腔内修复术的出现彻底改变了降主动脉瘤的治疗方式。但是，如果当动脉瘤累及左锁骨下动脉区域的主动脉弓时，就必须考虑保留分支血管，而分支血管支架为分支重建提供了新的选择。

2.1.4 Nexus支架

Endospan公司的Nexus主动脉弓部分支支架由两部分组成：远端主体和分支+近端主体。远端支架从头臂干动脉内入路，分支用于重建无名动脉血流，近端支架从股动脉入路。一项纳入28例患者的多中心研究显示[26]：手术成功率为100%，非致残性卒中发生率为3.6%，30 d内死亡率为7.1%，1年内死率为10.7%，无支架或动脉瘤相关死亡发生。Nexus支架是一种新型的单分支支架系统，锚定于升主动脉来完成主动脉弓重建，另需结合血管搭桥手术重建其他分支血流。在随访1年内，安全性较高。

2.2 多分支支架

单分支支架仅能重建弓部单一分支血管，如果要重建其他分支，则需要结合外科杂交手术或者平行及开窗技术。理想的多分支支架应能重建弓部三支动脉血流，具有更广泛的适应证，但多分支支架较单分支支架，其术中操作步骤更复杂，且卒中等并发症发生率更高[27]。虽然目前多分支支架的研究尚处于初步阶段，但国内外多家机构正致力于研发多分支支架，开展上市前临床研究，并取得了一定的进展。

2.2.1 Inoue支架

1999年，日本Inoue等[15]首次报道了Inoue分支支架及其临床应用结果，该支架采用镍钛合金骨架和聚酯纤维覆膜，研究包括15例患者，其中14例植入单分支支架，1例植入三分支支架，结果发现11例（73%）动脉瘤瘤体完全血栓化，4例存在持续内漏，1例出现卒中，2例在随访期间出现死亡（1例死于肺炎，1例死于腹主动脉瘤破裂），1例在回撤输送系统时导致右侧髂外动脉破裂，1例出现脚趾部位微栓塞。2017年，该团队公布了Inoue支架更大范围、更长随访时间的临床研究结果[28]，共报道了89例使用Inoue支架的患者，其中单分支64例，双分支18例，三分支7例，手术成功率为100%，30 d内死亡率为4.5%（单支，3.1%；双支，0；三支，29%），卒中发生率为16%（单支，7.8%；双支，33%；三支，42%），1年和5年随访时，全因死亡率分别为85%和59%。1例双分支支架植入患者，出现左锁骨下动脉分支支架闭塞。以上研究表明，Inoue单分支支架围术期的结果可基本达到满意效果，并且其长期安全性和有效性均得到了验证。但是，Inoue多分支支架还有很大的改进空间，以降低手术相关并发症。

2.2.2 Cook支架

Cook分支支架在结构设计上经历了一系列迭代升级。最初的Chute支架[29]因卒中发生率较高，因此在此基础上进行改造，目前为内嵌式设计，由聚酯材料和镍钛诺构成。双分支支架在主体支架的近端大弯侧错位设计了2个内嵌分支，分别对头臂干和左颈总动脉[30]、左锁骨下动脉进行栓塞或旁路重建。三分支支架[31]与双分支支架有类似的近端结构，但远端增加了一个反向的内嵌分支，从而重建了左锁骨下动脉，实现腔内重建弓部所有分支血管。2014年，Haulon等[32]报道了38例植入该款支架的回顾性研究结果：手术成功率为84.2%（32/38），30 d死亡率为13.2%（5/38），4例行早期二次干预，6例发生早期脑血管并发症，11例发生内漏，平均随访12个月，无动脉瘤相关死亡事件，3例再次干预。2019年，一项多中心、前瞻性研究结果[33]显示：共纳入70例患者，手术成功率为94.3%（66/70），12例患者需要在围术期进行二次手术，平均随访期为301 d，随访期内20例患者接受了二次干预，8例患者死亡（7例为非主动脉相关原因）。2019年，Cook分支支架开始进行商业化上市前的多中心研究。由于这款支架属于针对不同患者CT血管造影结果而定制的支架，因此对于需要行急诊手术的患者有很大限制。但近年来有学者回顾性分析了2013—2018年所有使用定制主动脉弓分支支架的数据[34]，研究结果指出，5种产品型号即可涵盖大部分的主动脉弓部解剖结构，这为急诊手术提供了可能。

2.2.3 Bolton支架

Bolton分支支架基于Relay NBS平台设计，由聚酯和镍钛诺构成，采用与Cook支架类似的内嵌结构，包括单分支和双分支，其中单分支支架使用时需要行颈动脉-锁骨下动脉转流。2015年，Riambau等[35]报道了9个中心，26例应用该款双分支支架的早期研究结果，包括动脉瘤22例，动脉夹层4例：手术成功率为100%，术中4例出现并发症，包括1例右侧锁骨下动脉覆盖、1例左颈总动脉夹层、1例左心室穿孔、1例卒中死亡；术后2例发生Ⅰ型内漏（7.7%）。2020年，有研究者回顾性分析了11例Relay双分支支架治疗主动脉弓部动脉瘤的结果：手术成功率为100%，8例进行了左锁骨下动脉血运重建术，术后2例因卒中死亡，2例出现小卒中，1例出现截瘫，且该研究认为，Relay分支支架在完全腔内治疗主动脉弓疾病方面，在技术上是可行有效的，但术后卒中发生率较高[36]。

3 新型分支支架

3.1 模块化内嵌支架

模块化支架是近年来提出的一种新型组合式支架，由带有分支的近心端和直管状远心端组成[37]。模块化分支支架是在体内由多个组件组装而成的，而单体分支支架是作为一个整体来植入的。在模块化支架理论基础上，解放军总医院血管外科张宏鹏提出并设计了模块化内嵌支架结构，并重建了犬的主动脉弓[38]，验证了该技术的可行性。杭州唯强医疗科技有限公司在此基础上进行了一系列研究与改进，2018年该公司设计了一种模块化内嵌分支支架[39]。该支架由升主动脉内嵌支架、分支支架和弓部支架3个部分组成，其中升主动脉内嵌支架内含2个内嵌式分支支架，可与分支支架结合用于重建头臂干动脉、左颈总动脉或左锁骨下动脉；弓部支架与升主动脉支架结合可修复主动脉弓部病变。Guo等[40]报道了该支架首次在临床中用于救治1例胸主动脉瘤患者，术后结果显示瘤体修复满意，分支通畅性良好。虽然该支架的短期结果令人满意，但其长期安全性及分支通畅率仍需要更多临床数据及更长时间的随访来验证。

3.2 4D打印形状记忆聚合物分支支架

2013年，麻省理工学院的科学家Tibbit Skylar首先提出了4D打印的概念[41]，之后4D打印被广泛用于制造功能响应型材料。与3D打印相比，4D打印将时间作为第四维度[42]，打印出的结构可以在受到刺激时创建或修改形状。随时间变化的参数包括温度、水、光、湿度、pH等[43]。形状记忆聚合物是一种刺激响应材料，能够在外部刺激（光、热、磁、水等）下从变形形状恢复到原始形状[44]。4D打印形状记忆聚合物分支支架结合了增材制造与智能材料的各自优势，使得支架在植入之前可以先变形缩小，待到达靶血管后再扩展成设计好的几何形状[45]，这种设计可极大地减小对血管入路的损伤。2019年，Kim等[46]报道了一种4D打印形状记忆聚合物分支支架，该支架能在1 min内展开、进入并贴合于“Y”型血管模型。此类支架减小了对血管入路的损伤，并且可以实现个性化腔内治疗，虽然这款支架目前管壁较厚且未明确生物相容性，转变温度（55～60℃）也不适宜在人体体温下实现，但为未来相关领域研究提供了新的方向和思路。

4 总结与展望

目前各类主动脉弓分支血管支架的研发与应用正在广泛地开展，各类支架都有各自的适应证及优缺点。对于单分支支架，目前在临床使用较多，其操作较多分支支架也更为简便，并且其长期安全性及有效性也得到了验证。多分支支架临床应用较少，且操作较为复杂，术后卒中等并发症发生率也较高。虽然部分多分支支架短期安全性和有效性已得到验证，但其长期安全性仍需更长时间的随访。同时，模块化内嵌支架及4D打印形状聚合物分支支架的提出，为分支支架的设计提供了新方向。

在过去的几十年，为优化手术，心血管外科临床进行了大量的研究，从全弓或半弓置换、“象鼻”技术、杂交手术到腔内修复。未来，各种主动脉弓分支重建技术将继续共存且不断发展，外科医生对于各项技术的操作也会不断成熟。但是各项技术各有优缺，具体手术方案的选择需根据对患者病情的评估来综合考量，目前尚无一种技术可被称为“金标准”。但近年来，随着腔内技术及器械的快速发展，为主动脉夹层和胸主动脉瘤等主动脉弓部疾病提供了新的治疗思路，腔内治疗的适应证也越来越广，今后完全腔内治疗会越来越广泛地应用于主动脉弓疾病，成为治疗该类疾病的首选方案。