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冠脉切割球囊(Cutting Balloon)结构设计分析

嘉峪检测网 2024-10-30 09:07

导读:本文主要从研发的角度对切割球囊产品特点做简单的介绍,并分析其研发设计中需要注意的方面。

1、切割球囊简介

 

1:切割球囊(Cutting Balloon)定义

切割球囊将微切割技术和传统球囊巧妙结合,能很好地处理特殊、复杂病变。球囊的表面有 3 组或四组纵向平行的微型刀片,表面的刀片每 5mm 有一个折叠点,以便于球囊弯曲。球囊未扩张时刀片包裹在球囊的折叠缝中,扩张时刀片突出于球囊表面,对血管斑块起到切割作用;

 

2:切割球囊(Cutting Balloon)特点

根据《冠状动脉钙化病变诊治中国专家共识(2021版)》共识中描述,切割球囊也适用于轻、中度钙化病变,或用于冠状动脉斑块旋磨术后的进一步病变预处理。但对IVUS提示的Ⅲ~Ⅳ级严重钙化病变不建议使用切割球囊。使用切割球囊时应按照说明书标称 的压力进行扩张,最大不应超过12 atm,以免过高的压 力导致刀片嵌顿而难以收回;

 

切割球囊的禁忌症如下:(1)参考血管直径小(直径<2 mm);(2)弥漫性病变 (长度>20 mm);(3)无保护的左主干病变。因切割 球囊压力回撤较慢,故用于左主干病变风险较大,仅 限于技术非常熟练的术者开展;(4)严重成角及极度 扭曲血管的病变。因切割球囊顺应性较差、硬度较高, 常难以到达病变处;(5)严重钙化病变,因其难以被 切割球囊充分扩张;(6)慢性完全闭塞病变及狭窄> 95%的病变。因切割球囊的直径及外形较大,难以到达 并通过此类病变,此时要先用1.5~2.0 mm直径的小球囊预扩张后再用切割球囊扩张。

 

2、冠脉切割球囊结构分析

 

目前国产冠脉切割球囊共有三张注册证,分别是Vesscide-北京乐普、北京百医汇切割球囊、Cripper-上海申淇医疗,获批的三款产品均为快速交换口(Rx)的结构设计,如图1所示,

 

图1,冠脉切割球囊示意图

 

从以上示意图中可以看出,其主要由近端轴(通常为海波管设计)、远端轴端(高分子管材)、球囊以及切割刀片(固定在球囊外表面)这四部分组成,下面小编将从研发设计的角度对近端轴、球囊以及切割刀片进行详细的分析;

 

1-近端轴(海波管)

 

海波管(Hypotube)是一种长金属毛细管,它是微创治疗用导管的重要组件,与球囊和支架配合使用来打开动脉阻塞;也可以与球囊和切割刀片配合来对病变斑块进行切除;导管的球囊部分附着于海波管远端。海波管进入人体将球囊沿着曲折的长血管向动脉阻塞处推去,在这个过程中性能良好的海波管能达到抗扭结、抗弯折,能够顺畅的在人体架构中进行推送追踪和转动;

图2,海波管产品示意图

海波管的基材常用医用级的不锈钢,牌号如:304、304L、304V等,并在不锈钢表面涂覆有一层厚度很薄的PTFE涂层(一般为5μm~15μm),以降低海波管在血管中输送的摩擦阻力;海波管的远端切割设计常常有如下图2中的几种方式。

图3,海波管切割结构示意图

 

2-球囊

 

根据《冠状动脉钙化病变诊治中国专家共识(2021版)》共识中描述:使用切割球囊时应按照说明书标称的压力进行扩张,最大不应超过12 atm,以免过高的压力导致刀片嵌顿而难以收回;

以上信息可以得知,切割球囊一般可采用半顺应性球囊作为切割件的球囊平台,半顺应性球囊具有良好的柔顺性,这样的设计有利于提高产品的通过性、提高球囊的回抱性能、以及控制扩张时刀片嵌入钙化斑块的程度,为手术安全性提供有力的保障。

 

3-切割刀片

 

切割球囊的表面上纵向装有显微刀片,在切割球囊未达到病变处之前,刀片被紧密包裹在球囊材料内,不会损伤正常血管;切割刀片是切割球囊产品重要的设计之一,设计要点包括刀片材质的选择、刀片的结构设计、刀片在球囊表面上的布局等三个大方面,以下将对刀片的三个方面进行详细的介绍;

 

1)刀片的材质

 

为了能够很好的将硬质钙化斑块切开,切割刀片通常需要具备高硬度、高强度和高耐磨性,因此切割刀片通常由高强度不锈钢或特殊合金制成(如304/304L不锈钢等),其具有极高的硬度和耐腐蚀性;刀片越硬其切割能力越强,越细其切割压强越大(在球囊扩张过程中,刀片对内膜的切割压强是球囊表面压强的30000倍),对各种狭窄可谓是无坚不摧,而且由于不锈钢刀片厚度极薄,只是切开血管壁的内膜,在血管内壁上刻出一道痕迹,并不会割裂整个血管壁,正是这道刻痕是切割球囊特殊扩张机制的关键;

 

图4,切割刀片实物展示

2)刀片结构设计

刀片的设计包括精密的几何形状和锋利的边缘,以确保在扩张过程中能有效切割斑块和纤维组织,同时避免对正常血管壁的损伤,下图为国外进口切割刀片的设计示意图;

 

图5,Flextome及Wolverine刀片部分细节

3)刀片的布局

刀片通常以螺旋状或平行排列在球囊表面,通过特定的工艺牢固地固定在球囊上。当球囊被充气扩张时,这些刀片会产生均匀分布的压力作用在狭窄部位,实现精确切割。现有产品的设计刀片的数量一般为:2.0-3.25mm直径的球囊装3个刀片,3.5-4.00mm直径的球囊装4个刀片。

 

 

来源:MedTalk of Vascular

关键词: 球囊

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