CC BY
72
УДК 616.13-007.271-089.819.5:615.461:546.82-034.24
ИНТРАВАЗАЛЬНАЯ ДИЛАТАЦИЯ АРТЕРИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛАСТИЧНЫХ СТЕНТОВ ИЗ НИТИНОЛА
В.В. Франц, О.А. Ивченко, И.А. Вишняков
ГОУ ВПО Сибирский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России, Томск
Е-шаИ: [email protected]
INTRAVASAL DILATATION OF ARTERIES USING ELASTIC NITINOL STENTS
V.V. Frants, O.A. Ivchenko, I.A. Vishnyakov
Siberian State medical University, Tomsk
Интравазальный стент - дилататор из никелида титана марки ТН-10 в экспериментальном исследовании, проведенном на инфраренальной аорте 22 собак, показал свою биологическую и биомеханическую совместимость, атравматичность, эластичность. В контрольные сроки после операции не выявлено тромбообразования, гипер-пролиферативной реакции неоинтимы, рубцовой деформации сосуда, миграции и дислокации стентов. Макро- и микроскопические исследования показали, что образование неоинтимы начинается к 1-му месяцу и заканчивается полной эндотелизацией стента к 6 месяцам.
Ключевые слова: атеросклероз, артерия, стеноз, стент, дилатация, неоинтима.
Intravasion stent, a dilatator made of TH-10 nikelid-titanium (NiTi) in experimental study carried out on the infrarenal aort of 22 dogs, showed its biological and biomechanical compatibility, noninvasiveness and elasticity. At check time after the surgery no thrombosis, hyperptoproliferative reaction of neointima, cicatricial deformity of vessel, migration and stent dislocation were revealed. Macro- and microanalysis displayed that formation of neointima starts by the first month
and ends up with full endotelization of stent by the 6th months.
Key words: atherosclerosis, artery, stenosis, stent, dilatation, neointima.
Введение
Последние годы характеризуются неуклонным ростом сердечно-сосудистых заболеваний. Несмотря на значительные успехи сосудистой хирургии, облитерирую-щие заболевания артериальной системы занимают первое место в структуре заболеваемости, стойкой нетрудоспособности, летальности во всех странах мира [5, 7-10]. По данным ВОЗ, около 10% населения Земли страдают той или иной формой атеросклероза артериальной системы [5, 8, 13].
Среди всех окклюзионных заболеваний особую проблему представляет облитерирующий атеросклероз, составляющий 80% от числа всех больных, страдающих хроническими облитерирующими заболеваниями артерий нижних конечностей [8, 10, 13]. По данным Edinburgh Artery Study, у трети асимптомных пациентов имеются окклюзии периферических магистральных артерий [19]. В США, в исследовании PARTNERS, где определялся лПи больным старше 50 лет, заболевания периферических артерий манифестированы у 29% асимптомных больных [21]. По результатам европейского проспективного исследования getABI выявлено, что каждый пятый в возрасте 65 лет страдает атеросклерозом периферических артерий, и с возрастом эта частота только увеличивается [12]. При развитии критической ишемии, даже при лечении пациентов в условиях специализированного стационара, 25% больных умирают в течение года, а еще 25% нуждаются в высоких ампутациях [2, 18]. Прогноз при критической ишемии крайне неблагоприятный. Показатели летальности очень высоки: 25% больных умирают через год, 31,6% - через 2 года и более 60% - через 3 года [11,
22, 23]. Ежегодно критическая ишемия нижних конечностей развивается примерно у 500-1000 человек из миллиона больных и приводит к 150000 случаев ампутаций в США и Европе [2]. Особую тяжесть в лечении больных представляют так называемые многоэтажные или сегментарные стенозы, которые, по данным разных авторов, встречаются в 20-60% случаев [8, 19].
На этом фоне в связи с развитием медицинских технологий появился новый метод лечения сегментарных стенозов при помощи интравазальных дилатирующих конструкций - стентов. Стенты могут быть разнообразны по форме, функциональным возможностям и степени воздействия на стенки сосудов [1, 2, 6]. Однако известные на сегодняшний день стенты не лишены недостатков в связи с не редкими осложнениями: рестенозом, реокклюзией, гиперпролиферативной реакцией неоинтимы на имплантированный стент [1, 6, 14]. Частота развития рестеноза после стентирования колеблется от 20 до 65% в зависимости от локализации поражения и вида стента [15-17, 20].
Особенно актуальными эти проблемы представляются для отечественной сосудистой хирургии, так как недостаточно обобщающих базовых, экспериментальных исследований по стентированию артерий.
Цель исследования: экспериментальное применение
стента-дилататора из никелида титана ТН-10 в просвете артериального сосуда; определение морфологической картины после воздействия стента на сосудистую стенку экспериментальных животных в разные сроки после имплантации.
Материал и методы
Сетчатый, саморасширяющийся стент изготовлен из единого плоского, проволочного, сверхэластичного элемента на основе никелида титана марки ТН-10 и характеризуется рабочим интервалом формовосстановления 10°^45° (рис. 1). Он имеет форму цилиндра с воронкообразными расширениями на концах, наличие которых исключает возможность миграции конструкции с места первоначальной имплантации.
При охлаждении конструкция способна легко изменять диаметр до малой величины с одновременным незначительным увеличением длины, что обеспечивает удобство имплантации в любой отдел артериальной системы, соответствующий его первоначальному диаметру. Главной особенностью отечественного стента из никелида титана ТН-10 является сверхэластичная эндоваску-лярная дилатация, обусловленная конструкцией изделия, материалом и давлением на стенку артерии.
Зная радиальную силу стента - 1Н и площадь соприкосновения стента с тканями, по формуле рассчитано радиальное давление:
Р = 1Я 2 = 0,002Н / мм2
471мм2
Зная радиальное давление сетчатого нитинолового стента Алекс 0,005 Н/мм2 и радиальное давление плетеного нитинолового стента ’^а1ЫеШ
0,04 Н/мм2, проведена сравнительная характеристика с нашим стентом (табл. 1).
Из приведенных расчетов сравнения трех типов стентов из никели-да титана видна разница оказываемого радиального давления на площадь стенки сосуда.
Сила давления стента из никелида титана ТН-10 боль-
Рис. 1. Эластичный стент из никелида титана ТН-10
Рис. 2. Стенты из никелида титана, справа в охлажденном состоянии
Таблица 1
Сравнительная характеристика радиального давления стентов
Стент Радиальная сила (Н) Радиальное давление (Н/мм2)
ТН-10 1 0,002
Алекс 0,53 0,005
Ма^еп! 3,9 0,04
ше, чем у стента Алекс (Россия) и меньше, чем у стента 'ЭД'аМеП (США), но радиальное давление на площадь наименьшее.
При сравнительной характеристике радиального давления стентов выявлено, что давление стента Алекс на сосудистую стенку составляет 0,005 Н/мм2, а стента 'ЭД'аМеП - 0,04 Н/мм2, что существенно превышает уровень допустимого порога давления при дилатации тканей. Помимо этого данные стенты состоят из круглых проволочных элементов с выступающими переплетениями и широкими ромбовидными порами, вдавливающимися в стенку артерии. При использовании стента Алекс в течение 3 лет рестеноз составил 16,2%. Во всех случаях причиной потери проходимости сосуда была гиперплазия интимы и ее склероз [6].
Ранее установлено, что оптимальное давление на мягкие ткани без их воспаления и разрушения составляет
0,001-0,0025 Н/мм2 [3, 4]. Наш расчет давления плоскостного стента из никелида титана ТН-10 составляет 0,002 Н/мм2, что является приемлемым.
Эксперимент проводился на 22 беспородных собаках в возрасте от 2 до 3 лет, различного пола, массой от 10 до 20 кг. Применялся внутривенный наркоз пропофолом в дозе 10 мг/кг. Лапаротомно выделялась брюшная аорта, в которую через поперечный дефект стенки вводился стент, предварительно охлажденный хлорэтилом (рис. 2). Под действием температуры тела животного конструкция восстанавливала прежде заданную форму, оказывая эффект дилатации.
Через месяц из эксперимента выведены 2 собаки, через 2 мес. - 3 собаки, через 3 и 4 мес. - 5 и через 6 мес. -7 животных. Выведение подопытных животных из эксперимента осуществлялось под общим наркозом. Оценивалось положение стента в аорте, проводилась макроскопия. Миграции его ни в одном случае отмечено не было. Для забора материала аорта пересекалась выше и ниже зоны стояния стента на 1,5 см. По длине все стенты составляли 30 мм. Оценивали состояние аорты в месте конструкции, просвет стента. После этого материал фиксировали в растворе формалина и направляли на микроскопическое исследование.
При макроскопическом исследовании через один месяц отмечался рост неоинтимы с краев стента. Плотность покрытия неоинтимой внутренней поверхности страт стента составляла 46+5%. Толщина неоинтимы составляла 98+4,6 мкм. Воспалительная реакция аорты в области стента отсутствовала. Стенка аорты выглядела гомогенно. Связь стента с аортой слабая, конструкция легко отделялась. По структуре неоинтима представлена в виде тонкой белесоватой, прозрачной пленки, легко
отделяемой от стента. Через два месяца расстояние между дистальной и проксимальной неоинтимой сокращалось до 8±2 мм, площадь покрытия составляла 65+4%; толщина неоинтимы - 110+6 мкм. Поры заполнялись рыхлой соединительной тканью, однако в центре стента в порах наблюдались некоторые пустоты. Конструкция была рыхло спаяна с аортой. Через 3 мес. неоинтима тонким слоем покрывала всю внутреннюю поверхность стента толщиной 140+4,5 мкм. Ткань повторяла рельеф пор и имела прочную связь с ними. Связь стента с аортой более прочная по сравнению с предыдущими месяцами. К концу 4-го мес отмечалось заполнение неоинтимой пор стента. Толщина неоинтимы 212+6 мкм. Конструкция плотно спаяна с аортой. Грубого рубцового процесса, гиперпролиферации неоинтимы не было. Аорта гладкая, блестящая, деформации и тромбов не выявлено. Через 6 мес. наступала полная эндотелизация стента с формированием однородной новообразованной оболочки, окутывающей весь стент. Адгезия неоинтимы к стенту была выраженной. Связь стента с аортой прочная. Неоинтима как с просвета, так и снаружи стента представлена гладкой, белесоватой, ровной пленкой, полностью выстилающей стент. Толщина неоинтимы 240+12 мкм. При продольном рассечении аорты и удалении стента деформации, узураций, вдавлений на внутренней стенке аорты не определялось. Интима ровная, гладкая и блестящая.
С целью микроскопического исследования препараты окрашивали гематоксилином, эозином и пикрофук-сином по Ван-Гизону. Исследования проводились под микроскопом МИКМЕД-4. Через месяц после стентирования отмечалась пролиферация эндотелиальных клеток в зоне контакта со стентом. Вокруг проволоки отмечалась умеренная гиперплазия клеточных элементов внутренней оболочки, при этом лейкоцитарной инфильтрации не обнаружено. Интима утолщена, субэндотелиаль-но имелась незначительная диффузно-очаговая лимфоцитарная инфильтрация с примесью небольшого количества фибробластов. Под сохранившимся эндотелием имелись многочисленные тонкостенные кровеносные сосуды диаметром до 30 мкм, в которых эритроциты располагаются в один или два ряда. Мышечная оболочка была незначительно утолщена за счет слабого увеличения количества миоцитов по сравнению с интактными участками. Участки кровоизлияния отсутствовали. Адвентициальная оболочка не имела патологических изменений. Через 2 мес. диффузно-очаговая лимфоцитарная инфильтрация и пролиферация эндотелиальных клеток в области стента сохранялась без тенденции к увеличению. Сосудистая стенка в зоне контакта со стентом не имела деформаций, целостность интимы была сохранена. Во всех зонах обнаруживались новообразованные тонкостенные кровеносные сосуды с эндотелием и выраженным разветвлением в интиме, гда наблюдались слабые явления склероза с формированием фокусов коллагенизации. Воспалительный инфильтрат в зонах контакта стента с сосудом отсутствовал. Количество миоцитов в мышечной оболочке было незначительно увеличено по сравнению с интактным участком, но в сравнении с гистологической картиной предыдущего месяца отмечалось их уменьшение. Адвентициальная оболочка не имела патологичес-
ких изменений. Через 3 мес. от начала эксперимента нами не было обнаружено существенной динамики морфологических изменений. Сохранялась лимфоцитарная инфильтрация и пролиферация эндотелиальных клеток в зоне стента без тенденции к усилению. В интиме наблюдалось увеличение коллагеновых волокон. В толще стенки аорты нейтрофильных лейкоцитов обнаружено не было. Адвентиция не имела патологических изменений. В гистологических препаратах через 4 мес. сохранялась пролиферация эндотелиальных клеток аорты в зоне контакта со стентом. Субэндотелиально определялись единичные негустые очаговые инфильтраты, представленные преимущественно клетками моноцитарного происхождения с небольшим количеством лимфоцитов. Средняя оболочка артерии представлена гладкомышечными клетками, количество и строение которых были идентичны интактному отделу. В межклеточном пространстве определялась диффузно-очаговая коллагенизация. При морфологическом исследования через 6 мес. явления колла-генизации интимы оставались на уровне обнаруживаемых спустя 4 мес. после начала эксперимента. При окраске пикрофуксином по Ван-Гизону в проекции стента выявлялось небольшое количество коллагеновых волокон. Интима не имела признаков отека, набухания межклеточного вещества и выраженного фиброза. Пролиферация эндотелиальных клеток в зоне контакта со стентом сохранялась, однако была слабо выражена. Лимфоцитарная инфильтрация в субэндотелиальном слое не определялась, имелись лишь единичные лимфогистиоци-тарные клетки, лимфоидные и моноцитарные элементы, образующие небольшие скопления. В мышечной и адвентициальной оболочках изменений не выявлено. На микропрепаратах проксимальнее и дистальнее зоны стента в стенке аорты патологии не выявлено.
С целью морфологического исследования структуры неоинтимы и определения ее взаимодействия со стентом и аортой на макромолекулярном уровне использована растровая электронная микроскопия. Неоинтима представлена прозрачной пленкой, образованной гладкомышечными клетками, располагающимися среди коллагеновых и эластических волокон. В области переплетений стента отмечалась разнонаправленность волокон неоинтимы.
Результаты и обсуждение
По данным макроскопии, через 3 мес. отмечалось покрытие неоинтимой внутренней поверхности стента, с полной эндотелизацией к 6 мес. Грубого рубцового процесса, тромбоза, деформации в стенке аорты не выявлено. Миграции и дислокации стентов не было.
По данным микроскопии, в первые 3 мес. в зоне контакта со стентом определялась пролиферация эндотелиальных клеток, субэндотелиально незначительная диффузно-очаговая лимфоцитарная инфильтрация с примесью небольшого количества фибробластов, с уменьшением в динамике. К 6-му мес. пролиферация эндотелия аорты в зоне контакта со стентом менее выражена. Су-бэндотелиально определялись единичные лимфоидные и моноцитарные элементы, образующие небольшие скоп-
ления. При окраске по Ван-Гизону в проекции стента обнаруживалось небольшое количество коллагеновых волокон. По данным электронной микроскопии, неоинтима имеет гладкую поверхность без разрыхлений и представлена гладкомышечными клетками, располагающимися среди коллагеновых и эластических волокон. Волокна повторяют структуру поверхности стента.
Таким образом, в эксперименте исследован отечественный сосудистый стент-дилататор из никелида титана марки ТН-10. Проведено его сравнение с нитиноло-выми стентами Алекс и Wallstent. Предложенный сосудистый стент может быть рекомендован к широкому клиническому применению при выполнении реконструктивных операций на сосудах при сегментарных стенозах артерий.
Выводы
1. Стент из никелида титана марки ТН-10 обладает наименьшим радиальным давлением при сравнении с аналогами.
2. Стент при охлаждении принимает минимальный диаметр, в результате чего он может быть доставлен в любой отдел артериальной системы, соответствующий его первоначальному диаметру.
3. Имплантация стента в просвет артерии, по данным макро- и микроскопии, не приводит к тромбозу и рубцовой деформации сосуда, что указывает на биологическую совместимость конструкции с артерией.
Литература
1. Араблинский А.В. Рестеноз внутри стента // Клин. мед. -2004. - Т. 82, № 9. - С. 10-13.
2. Бокерия Л.А., Алекян Б.Г. Руководство по рентгенэндовас-кулярной хирургии сердца и сосудов - М. : НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 2008. - Т. 1. - 598 с.
3. Пористые проницаемые сверхэластичные имплантаты в хирургии / ГЦ. Дамбаев, В.Э. Гюнтер, А.А. Радионченко и др. // Томск : Изд-во ТПУ. - 1996. - 174 с.
4. Зиганьшин Р.В., Гюнтер В.Э., Макаров А.И. Новый способ формирования межкишечных и желудочно-кишечных компрессионных анастомозов при помощи устройства из металла с памятью формы // III Всесоюзная конференция “Сверхупругость, эффекты памяти формы и их применение в новой технике” : тез. докл. - Томск, 1985. - С. 175177.
5. Карпов Р.С., Дудко В.А. Атеросклероз: патогенез, клиника, функциональная диагностика, лечение. - Томск : STT, 1998.
- 656 с.
6. Коков Л.С., Капранов С.А., Долгушин Б.И. и др. Сосудистое и внутриорганное стентирование. - М. : Грааль, 2003. -384 с.
7. Кротовский Г.С., Зудин А.М. Тактика лечения пациентов с критической ишемией нижних конечностей. - М. : Медицина - 2005. - 160 с.
8. Покровский А.В. Клиническая ангиология. - М. : Медицина, 2004. - Т. 1. - 808 с.
9. Ройтберг Г.Е, Струтынский А.В. Внутренние болезни. Сердечно - сосудистая система. - М. : Бином, 2003. - 856 с.
10. Савельев В.С., Кириенко А.И. Клиническая хирургия : национальное руководство. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. - Т. 3. -864 с.
11. Харченко В. И. Смертность от болезнй системы кровообращения в России и экономически развитых странах // Рос. кардиол. журн. -2005. - № 2. - С. 5-17.
12. Vergleich zweier Koronarдquivalente: Risikoerh^ung unter Diabetes mellitus und Peripherer Arterieller Verschlusskrankheit / H. Darius, H. Trampisch, D. Pittrow et al. // DMW. - 2008. -No. 45. - P. 2317-2322.
13. Diehm C., Schuster A., Allenberg J.A. et al. High prevalence of peripheral arterial disease and co-morbidity in 6880 primary care patients: a cross-sectional study // Atherosclerosis. - 2004.
- Vol. 172. - P. 195-205.
14. Dormandy J.A., Rutherford R.B. Management of peripheral arterial disease (PAD). TASC Working Group. Trans Atlantic InterSociety Consensus (TASC) // J. Vasc. Surg. - 2000. - Vol. 31. -P. S1-S296.
15. Duda S.H., Pusich B., Richter G. et al. Sirolimus - eluting stents for the treatment of obstructive superficial femoral artery disease: six - month results // Circulation. - 2002. - Vol. 106. -P. 1505-1509.
16. Duda S.H., Poerner T.C., Wiesinger B. et al. Drug-eluting stens: potential applications for peripheral arterial occlusive disease // J. Vasc. Inter. Radiol. - 2003. - Vol. 14. - P. 291-301.
17. Fischman D.L., Leon M., Baim D.S. et al. A randomized comparison of coronary stent placement and balloon angioplasty in the treatment of coronary disease // N. Engl. J. Med. - 1994. - Vol. 331. - P. 496-501.
18. Fisher R.K., Harris P.L., Epidemiological and economic considerations in the critically ischemic libt // Critical limb ischemia / A. Branchereau, B. Jacobs (eds). - Armonk, N.Y. : Futura Publishing Company, 1999. - P- 19-25.
19. Fowkes F.G., Housley E., Cawood E.H. et al. Edinburgh Artery Study: prevalence of asymptomatic arterial disease // Diabetes Care. - 2005. - Vol. 28(8). - P. 1981-1987.
20. Gray B.H., Sullivan T.M., Childs M.B. et al. High incidence of restenosis/reocclusion of stents in the percutaneous treatment of long-segment superficial femoral artery disease after suboptival angioplasty // J. Vasc. Surg. - 1997. - Vol. 25. -P. 74-83.
21. Hirsch A.T., Criqui M.H., Treat-Jacobson D. et al. Peripheral arterial disease detection, awareness, and treatment in primary care // JAMA. - 2001. - Vol. 286 (11). - P. 1317-1324.
22. Transatlantic Inter-Society Consensus (TASC) on Management of Peripheral Arterial Disease (PAD) // J. Vasc. Surg. - 2000. -Vol. 31. - P. 1-296.
23. Weitz J.L., Byrne J., Clagett P. et al. Diagnosis and treatment of chronic arterial insufficiency of the lower extremities: a critical review // Circulation. - 1996. - Vol. 94. - P. 3026-3049.
Поступила 13.12.2010
КНИЖНЫЕ НОВИНКИ
Диагностика и лечение хронических форм недостаточности мозгового кровообращения у больных с гипертонической болезнью / под ред. В.Ф. Мордовина, Р.С. Карпова. - Томск : 5ТТ, 2011. - 592 с.
В монографии обобщены результаты многолетних исследований, посвященных изучению особенностей формирования ранних стадий гипертензивной энцефалопатии в зависимости от клинического течения АГ. Особое внимание уделено роли нарушений суточных профилей артериального давления в механизмах возникновения и последующего прогрессирования церебро-сосудистой патологии.
Книга предназначена терапевтам, кардиологам и другим врачам, научным работникам многих областей медицины, студентам высших медицинских учебных заведений.
