主動脈覆膜支架電化學試驗中覆膜對試驗結果的影響

孟德龍，蘇健，郝鳳陽，孫璐，侯一默

北京市醫(yī)療器械檢驗研究院 （北京 101111）

隨著人們生活水平的提高和飲食習慣的改變，我國心血管疾病發(fā)病率呈現(xiàn)逐年升高的趨勢，2017年，該病病死率居于首位[1]。主動脈疾病作為心血管疾病中較為危險的一類，包括主動脈瘤、主動脈夾層、主動脈潰瘍、主動脈硬化、主動脈炎等，其中最為兇險的為主動脈瘤和主動脈夾層，一旦發(fā)生破裂，短時間內即可致人死亡，很難進行有效的救治，病死率極高。根據(jù)2011年中國健康保險數(shù)據(jù)顯示，我國急性主動脈夾層年發(fā)病率為2.8/10萬[1]，且發(fā)病年齡較西方國家低，因此，對于該疾病，及早治療和干預尤為重要。

傳統(tǒng)治療主動脈疾病患者的方法為外科開胸手術，但其創(chuàng)傷較大（術中切口甚至可達20 cm 以上），需要開胸、體外循環(huán)等操作，手術風險高，對患者的身體素質亦有較高的要求。1991年，Parodi 等[2]第一次將主動脈腔內修復術用于腹主動脈瘤患者的治療中。1994年，Dake 等[3]第一次將胸主動脈腔內修復術用于主動脈夾層患者的治療中。1997年，景在平等[4]成功完成國內首例腹主動脈瘤微創(chuàng)腔內治療手術，由于該方法手術時間短，創(chuàng)傷小，并發(fā)癥少，病死率低，術后恢復快，逐漸成了治療主動脈瘤和主動脈夾層患者的常用方法。主動脈覆膜支架作為該方法中用到的主要醫(yī)療器械，通常是通過輸送系統(tǒng)將支架植入物輸送到血管內的靶病變部位釋放，由支架內的金屬絲提供支撐，將支架固定在血管內，通過支架上的覆膜封閉主動脈夾層破裂口，防止血液沖刷導致夾層進一步擴大和撕裂，或是隔絕主動脈瘤瘤腔，恢復主動脈腔內正常血流，降低主動脈瘤破裂的風險，從而達到治療的目的。

作為臨床中風險較高的三類植入物醫(yī)療器械，主動脈覆膜支架的上市注冊環(huán)節(jié)需要嚴格的審評和把控，其中檢驗檢測是十分重要的一個環(huán)節(jié)。耐腐蝕性能是檢測該植入物植入人體后，在血液復雜環(huán)境下，其金屬部分是否會發(fā)生離子析出而對人體造成損害，以及其是否能夠經受住血液與組織液的腐蝕而不發(fā)生性狀變化的一項檢測項目。耐腐蝕性的檢測方法有很多種，對于小型植入物類器械的耐腐蝕性檢測，主要依據(jù)YY/T 0695-2008《小型植入器械腐蝕敏感性的循環(huán)動電位極化標準測試方法》[5]進行，該標準對檢測的具體方法做了細致的描述，但是對于如何處理覆膜支架的表面覆膜，標準中未給出明確的要求，這可能造成各檢驗員在實際的檢驗工作中對標準和樣品的理解不一致，從而產生測試條件不一致的情況。

主動脈覆膜支架的覆膜材質主要包含聚酯編織纖維膜（polyethylene terephthalate，PET）和膨體聚四氟乙烯膜（expanded polytetrafluoroethylene，ePTFE）[6]，這兩種高分子材料導電性能較差，對試驗目標金屬絲有一定的包裹保護作用。遵循檢測中一般采用最差測試條件的原則，我們應該對覆膜進行剝離后只用裸支架進行試驗，但對于剝離覆膜與保留覆膜對試驗結果的影響，本研究將通過試驗進行對比驗證。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

恒電位儀：PGSTAT128N（Autolab）電化學工作站。

工作電極：將支架裝入聚四氟乙烯夾具并通過鉑絲連接作為工作電極。

參比電極：將飽和甘汞電極作為參比電極。

輔助電極：將碳棒作為輔助電極。

電解池：1 000 cm3玻璃容器電解池。

水浴：（37±1）℃恒溫水浴箱。

排除氣體系統(tǒng)：在電解池內通入由玻璃轉子流量計控制的150 cm3/min 氮氣作為排除氣體系統(tǒng)。

電解液：500 ml 的PBS，其中，PBS 組成為NaCl 8.0 g/L，KCl 0.2 g/L，Na2HPO41.15 g/L，KH2PO40.2 g/L，溶劑為蒸餾水并在通入氮氣后用NaOH 或HCl 將pH 調至7.4[5]。

1.2 方法

1.2.1 樣品準備

將同型號、同批次的6個覆膜支架分為兩組，每組3個樣品，其中，一組為保留覆膜的原產品（圖1），另一組為將覆膜從支架上剝離的裸支架（圖2）。因有試驗表明被測樣品的外形和尺寸會影響器械的擊穿電位[7]，而完整支架由于尺寸過大無法完整浸入電解液，因此，需要從不同的完整支架上截取相同位置的獨立單元進行測試，以保證試驗中被測樣品的形狀、尺寸及表面積均相同。

圖1 保留覆膜的支架

圖2 剝離覆膜后的裸支架

考慮到常見的覆膜支架結構是金屬絲在內側，覆膜包裹在外側，因此，為減少覆膜對電極的阻隔作用，應在試驗前將覆膜翻轉到內側，金屬絲暴露在外側，見圖3。

圖3 翻轉后的覆膜支架

1.2.2 試驗準備

移取500 ml電解液置于潔凈的電解池中，將電解池置于（37±1）℃恒溫水浴箱，以150 cm3/min氣流速度向電解液中通氮氣30 min。

1.2.3 試驗過程

將處理過的兩組支架樣品分別單獨置入連接好電極的（37±1） ℃電解液中，并將其與恒電位儀連接，在試驗全過程中持續(xù)通入氮氣；將變化速率穩(wěn)定在3 mV/min 以內的靜止電位定為起始電位，將800 mV 定為終止電位，掃描速度為1 mV/s[6]；最后繪制動電位掃描的陽極極化曲線，記錄每個樣品的擊穿電位并進行對比分析。

2 結果

提取軟件中的陽極極化曲線，見圖4與圖5；并通過軟件標記選取兩組樣品的擊穿電位值，結果見表1，且分別計算兩組數(shù)據(jù)的平均值和方差，結果見表2。

表1 兩種處理方式的主動脈覆膜支架的擊穿電位值（mV）

表2 兩種處理方式的主動脈覆膜支架擊穿電位值的平均值和方差(mV，x-±s，n=3）

圖4 保留覆膜的支架極化曲線

圖5 剝離覆膜的裸支架極化曲線

3 討論

由試驗結果可知，兩種處理方法的測試結果平均值差異較小，說明兩種方法測試的結果基本一致，但兩者方差差異較大，剝離覆膜的裸支架的測試結果最高值和最低值相差154.57 mV，保留覆膜的支架的測試結果最高值和最低值相差10.84 mV，相較于剝離覆膜的裸支架，保留覆膜的支架的穩(wěn)定性有了很大的提高，具體原因分析可能如下。（1）由于電化學測試系統(tǒng)較為敏感，測試的系統(tǒng)穩(wěn)定性對試驗結果有較大的影響，因此，試驗中環(huán)境溫度、溶液濃度、被測樣品與鹽橋間的距離、通氮氣中的氣泡擾動都會對最終試驗結果造成影響；總結以往檢測經驗，植入物器械同批次的3個測試樣品的擊穿電位相差幾十毫伏是較常見的現(xiàn)象，有時甚至可達上百毫伏。（2）除測試環(huán)境因素外，被測樣品表面破損及測試樣品本身的一些細微差異也易造成試驗結果不穩(wěn)定，YY/T 0695-2008《小型植入器械腐蝕敏感性的循環(huán)動電位極化標準測試方法》[5]中提到對于有棱角、凹槽和其他不規(guī)則設計的復雜形狀器械可能會嚴重影響局部電流密度，成品器械測試可能會造成電流密度波動，這種波動是由于在復雜形狀表面不能歸一化造成的；YY/T 1074-2002《外科植入物 不銹鋼產品點蝕電位》[8]中亦提到對于骨針樣品要求被測樣品試驗面選擇遠離邊棱、尖角、孔、槽、螺紋、標記和焊點的平面部分，而支架本身結構多含有尖角，幾乎沒有平面結構（這是產品自身構造造成的，無法避免），而且裸支架是由成品覆膜支架將覆膜剝離后取得的，在剝離覆膜的過程中需要剪斷較為細密的縫合線，這有可能對金屬支架表面造成一定程度的細微損傷，且這種損傷是隨機的、不易察覺的，無法通過后期的修復處理等方式規(guī)避、消除，這些不易察覺的劃痕，也可能造成局部電流密度增大，以上均是可能造成裸支架電化學測試結果不穩(wěn)定的因素，而用帶有覆膜的支架進行試驗能夠有效避免支架金屬絲表面的額外損傷，同時覆膜對支架絲的包裹減小了支架整體結構的尖銳程度，也對電解液的流動及氮氣氣泡的擾動有一定的阻隔作用，利于提高系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

此外，由兩組試驗數(shù)據(jù)的平均值可知，保留覆膜并未對金屬絲起到保護作用從而大幅提高擊穿電位，這可能與將支架外翻把金屬絲暴露在外側的處理有關。但是，綜合分析，保留支架覆膜是一種更優(yōu)的選擇。

總之，在對主動脈覆膜支架的耐腐蝕性檢測中，若可以在不對覆膜進行剝離的情況下對樣品進行有效的電路連接，則應優(yōu)先考慮保留覆膜進行試驗，有助于提高試驗結果的穩(wěn)定性，也更接近臨床的實際使用情況。