北京世紀(jì)壇醫(yī)院血管外科教授 張福先 周江皎
臨床上,，越來越多的血管重建和修補(bǔ)手術(shù)增加了對血管的需求,，而可用的血管畢竟有限，因而從生物組織型,、人工合成型到人工生物混合型乃至組織工程型,，人們始終沒有停止探尋血管替代物的腳步。
未來的人工血管
很多病人特別是患心血管疾病病人的終末期治療,，都需要血管替代物進(jìn)行血管重建和修補(bǔ)手術(shù),。如血管狹窄、閉塞,、擴(kuò)張,、損傷、畸形,、受累及等,。隨著科技日新月異的發(fā)展，目前血管替代物的研究也步入了一個(gè)新的高度,。
人類最早應(yīng)用血管替代物可以追溯到19世紀(jì)末,。到如今生物組織型血管、合成型人工血管,、生物混合型人工血管和組織工程型人工血管先后登場,，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)癥，但還沒有一種可以完全滿足臨床需要,，因而人們正在探尋更好的替代物,。也許在不久的將來，以下幾種血管替代物將成為我們臨床上的理想選擇,。
抗感染人工血管
目前廣泛應(yīng)用的血管替代物中,，除自體血管具備一定的抗感染能力,，其余像滌綸，膨體聚四氟乙烯及其他人工血管由于其化學(xué)惰性,，一方面保證了植入后的穩(wěn)定,，另一方面也使病原菌容易種植于這類惰性物質(zhì)的表面并大量生長繁殖，導(dǎo)致感染,。人工血管植入后的感染不同于臨床上一般的感染,，內(nèi)科保守治療幾乎無效。目前治療方法只能是取出感染人工血管,，另行解剖旁路的血管搭橋，死亡率和截肢率高,。因此,，開發(fā)和研制具有抗感染活性的人工血管就具有非常重要的意義。
支架型人工血管
支架型人工血管(SG)經(jīng)股動脈置入,用于治療主動脈瘤,、主動脈夾層疾病在國內(nèi)國外的刊物上已經(jīng)有不少報(bào)道,，較傳統(tǒng)開放性手術(shù)，支架型人工血管的應(yīng)用明顯降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),，減輕了病人痛苦,，被越來越多的患者所接收。但是,，支架型人工血管很多方面,，比如其支架強(qiáng)度、生物相容性,、易操作性,、安全性、能應(yīng)用于大彎角的支架型人工血管等,，都需要進(jìn)一步研究和改善,。
小口徑人工血管
大口徑的人工血管替代人體大動脈，就目前的報(bào)道和臨床效果來看,，還是令人滿意的,。但是內(nèi)徑小于6mm的人工血管移植未獲得滿意效果，主要原因在于血栓形成以及新生內(nèi)膜增厚,，使得人工血管閉塞,。目前對于小口徑血管的研究，人們選擇了兩個(gè)突破口,，一是選用順應(yīng)性更好的人工血管材料,，另外就是開發(fā)內(nèi)皮襯里小口徑血管，以提高其遠(yuǎn)期通暢率,。
內(nèi)皮細(xì)胞襯里人工血管
隨著逐漸認(rèn)識到血管內(nèi)皮細(xì)胞在維持血流通暢,，抑制內(nèi)膜下增生方面的重要性,，人們開始了內(nèi)皮細(xì)胞襯里人工血管的研究。1978年Herring首先報(bào)道使用內(nèi)皮細(xì)胞種植技術(shù)對人工血管進(jìn)行內(nèi)皮化,從而開辟了人工血管內(nèi)皮化的新途徑,。國內(nèi)的汪忠鎬教授等也在上世紀(jì)80年代初進(jìn)行了這方面的研究,。但是，目前該項(xiàng)技術(shù)還有很多問題需要解決,，比如如何更快更好地收集足夠內(nèi)皮細(xì)胞,。因此該技術(shù)尚不宜大量推廣，有待進(jìn)一步研究完善,。
生物降解性血管
以生物組織基礎(chǔ),，建成新的血管，植入體內(nèi)后,，首先發(fā)揮疏通血液作用,，同時(shí)又起到支架作用。待到一定時(shí)期,，這種移植血管自動降解,，隨后代之以自體生長出的血管。
現(xiàn)有的人工血管
生物組織型血管
生物組織型血管是指從病人自身,、他人或者動物身上取得血管植入體內(nèi),，分為自體移植、異體移植和異種移植,。異體移植和異種移植由于血管的免疫排斥到目前都未能很好解決,，已基本放棄臨床應(yīng)用。自體移植血管理論上是動脈旁路移植最理想的材料,，但是可取用的自體血管少,，其長度和口徑往往都不能滿足臨床需要。
合成型人工血管
合成型人工血管研制初期,，鵝羽毛莖,、玻璃管、象牙管,、鎂管,、石蠟油的玻璃鋁管、鋁鉻鈷合金,、硅膠管,、鋼網(wǎng)管以及聚乙烯管都曾作為人工血管被嘗試，但均以失敗告終,。
轉(zhuǎn)折出現(xiàn)在1952年,，Voorhees在犬實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)用滌綸人造血管移植于犬的腹主動脈獲得成功，次年即應(yīng)用于臨床獲得成功,。同時(shí)他們提出了一個(gè)重要理論：網(wǎng)孔原理,。大致內(nèi)容是：人造血管必須具備適合的網(wǎng)孔,，人工血管植入后其外組織穿過網(wǎng)孔向內(nèi)生長，在血管內(nèi)形成一層新內(nèi)膜,，人工血管外面也有一層纖維組織膜,。自此，各種帶有網(wǎng)孔的人工血管紛紛研制成功,。目前國際上普遍采用的商品化的有滌綸,、膨體聚四氟乙烯和真絲人工血管。人工血管值得提出的是上海中山醫(yī)院在1957年首創(chuàng)以紡綢真絲血管進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)并獲得成功,，促進(jìn)了我國血管外科的發(fā)展,。
生物混合型人工血管
由于一般合成人工血管的生物相容性尚未達(dá)到理想狀態(tài)，所以可以在這些高分子材料表面接上一層生物材料,，以進(jìn)一步提高其生物相容性,，這就是生物混合型人工血管。一般所接的人工涂層包括以下幾種：白蛋白,，可提高人工血管的抗凝性能；纖維連接蛋白,，可促進(jìn)內(nèi)膜形成,，進(jìn)而抑制凝血的發(fā)生；膠原蛋白,，能促進(jìn)內(nèi)膜形成,，防止凝血發(fā)生，還能提高人工血管的順應(yīng)性,；明膠,，有促進(jìn)細(xì)胞黏附和生長的功能，從而在植入后能誘導(dǎo)內(nèi)膜形成,，防止凝血,。
組織工程型人工血管
運(yùn)用組織工程技術(shù)構(gòu)建的血管移植物具有高度組織相容性、可生長性,、可塑性,、無排斥反應(yīng)、無血栓形成,、不易感染等潛在優(yōu)勢,，移植后又具有維持長期通暢、有自我更新的優(yōu)勢,，因此是血管替代物研究領(lǐng)域的焦點(diǎn),。但構(gòu)建組織工程型人工血管還存在很多工程技術(shù)難點(diǎn)。比如體外制作的人工血管能否在體內(nèi)保持原有的結(jié)構(gòu)和功能,。如何充分運(yùn)用血液動力學(xué)的作用構(gòu)建“器官樣”血管,。細(xì)胞與細(xì)胞間或者細(xì)胞與基質(zhì)間的作用能否協(xié)調(diào),。如何開發(fā)具有良好生物活性對人體又無損害的生物材料。如何減少體外構(gòu)建自體血管的時(shí)間以及解決種子細(xì)胞來源少的問題等,。這些限制了組織工程型人工血管在臨床的應(yīng)用,。
結(jié) 語
血管替代物從無到有，從純生物組織型發(fā)展到現(xiàn)在的組織工程型,，走過了一條坎坷曲折的道路,，使得血管外科醫(yī)生在面對心血管疾病時(shí)有了一把克敵制勝的利器。但是,，現(xiàn)在的血管替代物尚不能滿足臨床工作中的所有要求,，尚需進(jìn)一步研究和發(fā)展。
臨床上,，越來越多的血管重建和修補(bǔ)手術(shù)增加了對血管的需求,，而可用的血管畢竟有限，因而從生物組織型,、人工合成型到人工生物混合型乃至組織工程型,，人們始終沒有停止探尋血管替代物的腳步。
未來的人工血管
很多病人特別是患心血管疾病病人的終末期治療,，都需要血管替代物進(jìn)行血管重建和修補(bǔ)手術(shù),。如血管狹窄、閉塞,、擴(kuò)張,、損傷、畸形,、受累及等,。隨著科技日新月異的發(fā)展，目前血管替代物的研究也步入了一個(gè)新的高度,。
人類最早應(yīng)用血管替代物可以追溯到19世紀(jì)末,。到如今生物組織型血管、合成型人工血管,、生物混合型人工血管和組織工程型人工血管先后登場,，它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)癥，但還沒有一種可以完全滿足臨床需要,，因而人們正在探尋更好的替代物,。也許在不久的將來，以下幾種血管替代物將成為我們臨床上的理想選擇,。
抗感染人工血管
目前廣泛應(yīng)用的血管替代物中,，除自體血管具備一定的抗感染能力,，其余像滌綸，膨體聚四氟乙烯及其他人工血管由于其化學(xué)惰性,，一方面保證了植入后的穩(wěn)定,，另一方面也使病原菌容易種植于這類惰性物質(zhì)的表面并大量生長繁殖，導(dǎo)致感染,。人工血管植入后的感染不同于臨床上一般的感染,，內(nèi)科保守治療幾乎無效。目前治療方法只能是取出感染人工血管,，另行解剖旁路的血管搭橋，死亡率和截肢率高,。因此,，開發(fā)和研制具有抗感染活性的人工血管就具有非常重要的意義。
支架型人工血管
支架型人工血管(SG)經(jīng)股動脈置入,用于治療主動脈瘤,、主動脈夾層疾病在國內(nèi)國外的刊物上已經(jīng)有不少報(bào)道,，較傳統(tǒng)開放性手術(shù)，支架型人工血管的應(yīng)用明顯降低了手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),，減輕了病人痛苦,，被越來越多的患者所接收。但是,，支架型人工血管很多方面,，比如其支架強(qiáng)度、生物相容性,、易操作性,、安全性、能應(yīng)用于大彎角的支架型人工血管等,，都需要進(jìn)一步研究和改善,。
小口徑人工血管
大口徑的人工血管替代人體大動脈，就目前的報(bào)道和臨床效果來看,，還是令人滿意的,。但是內(nèi)徑小于6mm的人工血管移植未獲得滿意效果，主要原因在于血栓形成以及新生內(nèi)膜增厚,，使得人工血管閉塞,。目前對于小口徑血管的研究，人們選擇了兩個(gè)突破口,，一是選用順應(yīng)性更好的人工血管材料,，另外就是開發(fā)內(nèi)皮襯里小口徑血管，以提高其遠(yuǎn)期通暢率,。
內(nèi)皮細(xì)胞襯里人工血管
隨著逐漸認(rèn)識到血管內(nèi)皮細(xì)胞在維持血流通暢,，抑制內(nèi)膜下增生方面的重要性,，人們開始了內(nèi)皮細(xì)胞襯里人工血管的研究。1978年Herring首先報(bào)道使用內(nèi)皮細(xì)胞種植技術(shù)對人工血管進(jìn)行內(nèi)皮化,從而開辟了人工血管內(nèi)皮化的新途徑,。國內(nèi)的汪忠鎬教授等也在上世紀(jì)80年代初進(jìn)行了這方面的研究,。但是，目前該項(xiàng)技術(shù)還有很多問題需要解決,，比如如何更快更好地收集足夠內(nèi)皮細(xì)胞,。因此該技術(shù)尚不宜大量推廣，有待進(jìn)一步研究完善,。
生物降解性血管
以生物組織基礎(chǔ),，建成新的血管，植入體內(nèi)后,，首先發(fā)揮疏通血液作用,，同時(shí)又起到支架作用。待到一定時(shí)期,，這種移植血管自動降解,，隨后代之以自體生長出的血管。
現(xiàn)有的人工血管
生物組織型血管
生物組織型血管是指從病人自身,、他人或者動物身上取得血管植入體內(nèi),，分為自體移植、異體移植和異種移植,。異體移植和異種移植由于血管的免疫排斥到目前都未能很好解決,，已基本放棄臨床應(yīng)用。自體移植血管理論上是動脈旁路移植最理想的材料,，但是可取用的自體血管少,，其長度和口徑往往都不能滿足臨床需要。
合成型人工血管
合成型人工血管研制初期,，鵝羽毛莖,、玻璃管、象牙管,、鎂管,、石蠟油的玻璃鋁管、鋁鉻鈷合金,、硅膠管,、鋼網(wǎng)管以及聚乙烯管都曾作為人工血管被嘗試，但均以失敗告終,。
轉(zhuǎn)折出現(xiàn)在1952年,，Voorhees在犬實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)用滌綸人造血管移植于犬的腹主動脈獲得成功，次年即應(yīng)用于臨床獲得成功,。同時(shí)他們提出了一個(gè)重要理論：網(wǎng)孔原理,。大致內(nèi)容是：人造血管必須具備適合的網(wǎng)孔,，人工血管植入后其外組織穿過網(wǎng)孔向內(nèi)生長，在血管內(nèi)形成一層新內(nèi)膜,，人工血管外面也有一層纖維組織膜,。自此，各種帶有網(wǎng)孔的人工血管紛紛研制成功,。目前國際上普遍采用的商品化的有滌綸,、膨體聚四氟乙烯和真絲人工血管。人工血管值得提出的是上海中山醫(yī)院在1957年首創(chuàng)以紡綢真絲血管進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)并獲得成功,，促進(jìn)了我國血管外科的發(fā)展,。
生物混合型人工血管
由于一般合成人工血管的生物相容性尚未達(dá)到理想狀態(tài)，所以可以在這些高分子材料表面接上一層生物材料,，以進(jìn)一步提高其生物相容性,，這就是生物混合型人工血管。一般所接的人工涂層包括以下幾種：白蛋白,，可提高人工血管的抗凝性能；纖維連接蛋白,，可促進(jìn)內(nèi)膜形成,，進(jìn)而抑制凝血的發(fā)生；膠原蛋白,，能促進(jìn)內(nèi)膜形成,，防止凝血發(fā)生，還能提高人工血管的順應(yīng)性,；明膠,，有促進(jìn)細(xì)胞黏附和生長的功能，從而在植入后能誘導(dǎo)內(nèi)膜形成,，防止凝血,。
組織工程型人工血管
運(yùn)用組織工程技術(shù)構(gòu)建的血管移植物具有高度組織相容性、可生長性,、可塑性,、無排斥反應(yīng)、無血栓形成,、不易感染等潛在優(yōu)勢,，移植后又具有維持長期通暢、有自我更新的優(yōu)勢,，因此是血管替代物研究領(lǐng)域的焦點(diǎn),。但構(gòu)建組織工程型人工血管還存在很多工程技術(shù)難點(diǎn)。比如體外制作的人工血管能否在體內(nèi)保持原有的結(jié)構(gòu)和功能,。如何充分運(yùn)用血液動力學(xué)的作用構(gòu)建“器官樣”血管,。細(xì)胞與細(xì)胞間或者細(xì)胞與基質(zhì)間的作用能否協(xié)調(diào),。如何開發(fā)具有良好生物活性對人體又無損害的生物材料。如何減少體外構(gòu)建自體血管的時(shí)間以及解決種子細(xì)胞來源少的問題等,。這些限制了組織工程型人工血管在臨床的應(yīng)用,。
結(jié) 語
血管替代物從無到有，從純生物組織型發(fā)展到現(xiàn)在的組織工程型,，走過了一條坎坷曲折的道路,，使得血管外科醫(yī)生在面對心血管疾病時(shí)有了一把克敵制勝的利器。但是,，現(xiàn)在的血管替代物尚不能滿足臨床工作中的所有要求,，尚需進(jìn)一步研究和發(fā)展。
