（纺织材料与纺织品设计专业论文）膜间隔缺损封堵器隔膜材料结构性能研究.pdf

i 一膜间隔缺损封堵器封堵隔膜材料结构性能研究 摘要 膜间隔缺损是心室间隔缺损、心房间隔缺损和动脉导管未闭 这三种常见先天性心脏病的总称，主要采用介入性治疗法，将封堵 器送入缺损部位起到封堵的治疗效果。我国每年有大约八万左右的 心脏间隔缺损患者，但由于目前使用的封堵器主要还是依赖进口， 价格较高，普通生活水平和来自贫困地区的患者可能会因为无法负 担昂贵的医疗费及医疗器械费，而无法得到及时的治疗，因此研究 开发国产封堵器，减少患者所需支付的医疗器械这方面的费用，让 更多的患者能够得到及时有效的治疗具有重要的现实意义。 封堵器由支架和封堵隔膜材料两部分组成，隔膜材料一般缝在 支架上。当封堵器在缺损部位释放后，隔膜材料起到阻挡血液和供 组织攀附生长的作用。目前国内外生产的新型封堵器倾向于使用聚 酯纺丝成网非织造材料作为隔膜材料，其结构特点是由熔融纺丝后 形成的连续长丝随机组成纤网，具有良好的物理机械性能，且与相 同面密度的机织物或针织物比较，其厚度薄、抗渗透性较好，有利 于减小封堵器的收缩体积和提高隔膜缺损处血液封堵效果。 本课题根据医学界关于封堵器隔膜材料要求的“漏流封堵 和 “瞬时封堵 这两种不同观点对其进行研发。针对“漏流封堵 的 观点，从面密度和轧点不同的四种薄型聚酯热轧纺丝成网非织造材 料中选择一种作为隔膜材料。针对“瞬时封堵的观点，选择一种 薄型聚酯热轧纺丝成网非织造材料，对其进行p u 涂层整理；通过试 验选取最佳的配比比例、焙烘时间和焙烘温度等工艺参数，制备p u 涂层材料。 本课题对纺丝成网非织造材料和p u 涂层材料做了基本的机械 性能测试和分析：同等面密度时，非织造材料的粘合面积比例越大 纤维细度越细，其强力就越大，但伸长率下降；合适的配比比例、 焙烘温度和焙烘时间可以获得厚度和强力俱佳的p u 涂层材料。通过 孔径测试得到试样的孔径大小和孔隙分布情况；使用自行搭建的透 水性测量装置，用水代替血液测试样的渗透性能，即测量在一定压 力下单位时间内液体通过l c m 2 试样的量来反映试样的透水性。纺丝 成网非织造材料孔径范围较大，透水性也较大，超出“漏流封堵” 观点要求的范围，因此需要继续寻找合适的材料；p u 涂层材料孔径 集中分布在某一较小的范围内，基本不透水，比较符合“瞬时封堵” 的观点所提出的完全封堵的要求。参照g b t1 4 2 3 3 1 9 9 8 第一部分： 化学分析方法对试样做了基本的化学性能测试，包括p h 值、蒸发残 渣和还原物质的检测，测试结果均通过产品要求。 提出隔膜材料今后的研究方向，呼吁医疗工作者、医疗器械生 产企业以及学校研究机构加强联系、交流与合作，尽早实现国产封 堵器的优化工作。 关键词：先天性心脏病，封堵器，隔膜材料，纺丝成网非织造材料， 聚氨酯，涂层 东华文学硕士学位论文 英文摘要 s t u d yo nt h es t r u c t u r ea n dp e r f o r m a n c e o fn o n w o v e nm e m b r a n e sf o rs e p t a ld e f e c t o c c l u s i o nd e v i c e s a b s t r a c t s e p t a ld e f e c tw h i c hi saf a m i l i a rk i n do fc o n g e n i t a lh e a r td i s e a s e i n c l u d e sa t r i a la n dv e n t r i c l e s e p t a l d e f e c t sa n dp a t e n td u c t u s a r t e r i o s u s i tc a nb et r e a t e db yd e l i v e r i n ga no c c l u s i o nd e v i c et h r o u g ha c a t h e t e rt oo c c l u d et h ed e f e c ti nap a t i e n t sh e a r t t h e r ea r er o u n da b o u t 8 0t h o u s a n db a b i e sb o r n e dw i t hs u c hd i s e a s ee v e r yy e a ri no u rc o u n t r y m o s to fo c c l u s i o nd e v i c e sw eu s en o wa r e i m p o r t e da n da r ev e r y e x p e n s i v es ot h ep a t i e n t sw i t ha v e r a g eo rp o o re a r n i n gp r o b a b l yc a nn o t a f f o r dt h e e x p e n s e s a n dg e t t h e r a p y b e t i m e s t h u sr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n to fh o m e m a d eo c c l u s i o nd e v i c ei ss i g n i f i c a n tt or e l i e v eo r l i g h t e nt h ep a t i e n t s b u r d e n a no c c l u s i o nd e v i c ei s c o m p o s e do fab r a c k e ta n dm e m b r a n e s s e w e do ni t w h e nt h eo c c l u s i o nd e v i c ei sr e l e a s e da n de x p a n da tt h e s p e c i f i cl o c a t i o n sw i t h i nap a t i e n t sh e a r t ，t h em e m b r a n e sa r ee m p l o y e d 东华太学硕士学位论文英文摘要 t ob l o c ko f fb l o o da n dp r o v i d es h e l t e rf o rt i s s u ec l i m b i n ga n dg r o w i n g p o l y e s t e rs p u n b o n dn o n w o v e n sa r e u s e dm o r ea n dm o r ei nt h e p r e s e n t l y m a d eo c c l u s i o n d e v i c e si nt h ew o r l db e c a u s eo fi t s g o o d s t r u c t u r ec h a r a c t e r s p u n b o n dn o n w o v e ni sf o r m e db yr a n d o ma r r a n g e d c o n t i n u o u sf i l a m e n t sw h i c ha f f o r di t g o o dm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c e c o m p a r e dt ot h ew o v e na n dt h ek n i t t i n gw i t ht h es a m eg r a m m a g e ， s p u n b o n dn o n w o v e nh a s l e s st h i c k n e s sa n db e t t e rd e n s i t yt h a ti s p r o p i t i o u st om i n i s ht h es h r i n k i n gv o l u m eo fo c c l u d e ra n dt oi m p r o v e o c c l u s i o ne f f i c i e n c y r e s e a r c hw a sd e v e l o p e da c c o r d i n gt ot w od if f e r e n t s t a n d p o i n t s a b o u tt h e r e q u e s to fo c c l u s i o nm e m b r a n e s o n ei s “c o m p l e t eo c c l u s i o n ， t h eo t h e ri s “s e e p i n go c c l u s i o n ”t h e r ea r ef o u rk i n d so fl i g h ts p u n b o n d n o n w o v e n sw i t hd if f e r e n tg r a m m a g eo rs h a p eo f b o n d i n gp o i n t t h et a s k w a st oc h o o s eo n eo ft h e mf o rt h ef i r s tp o i n ta n dt h eo t h e rt ob ec o a t e d w i t hp o l y u r e t h a n ef o rt h es e c o n dp o i n tb yw e l lc o n t r o l l i n gt h ep r o c e s s p a r a m e t e ri n c l u d i n gt h ep r o p e rp r o p o r t i o nb e t w e e np ua n ds o l v e n t ， b a k i n gt e m p r e t u r ea n dt i m e t h ee s s e n t i a lm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c eo fs p u n b o n dn o n w o v e n sa n d c o m i n gm a t e r i a lw a st e s t e da n da n a l y z e d s p u n b o n dn o n w o v e nw i t h m o r eb o n d i n ga r e aa n df i n e rf i b e rh a sb e t t e ri n t e n s i t yb u tl e s st e n s i l i t y u n d e rt h es a m eg r a m m a g e p r o p e rp r o p o r t i o nb e t w e e np ua n ds o l v e n t ， b a k i n gt e m p r e t u r ea n dt i m ea f f o r dc o a t i n gm a t e r i a lg o o di n t e n s i t ya n d 东华文学硕士学位论文 英文搐要 t e n s i l i t y t h eo c c l u s i o nc h a r a c t e r so fb o t hs a m p l e so r er e f l e c t e db y d e t e c t i o no fp o r es i z e ，p o r ed i s t r i b u t i o nw i t hp o r o m e t e ri n s t r u m e n ta n d w a t e rp e r m e a b i l i t yw i t hs p e c i a ld e v i c e s p u n b o n dn o n w o v e nh a sw i d e p o r es i z e sw i t hr a n d o md i s t r i b u t i o na n db i g g i s hg o o dw a t e rp e r m e a b i l i t y t h a te x c e e d st h er a n g er e q u e s t e db yv i e wo f “s e e p i n go c c l u s i o n ，s ot h e t a s ko fl o o k i n gf o rm a t e r i a lw h i c hi sm o r es u i t a b l et oi ts h o u l db e f o l l o w e du p w h i l et h ec o a t i n gm a t e r i a lh a sp o o rp o r es i z e sw i t hn a r r o w d i s t r i b u t i o na n di sa l m o s tw i t h o u tw a t e rp e r m e a b i l i t y , a c c o r d i n gw i t ht h e s e c o n dv i e w t h er e s e a r c ha l s oi n v o l v e sc h e m i c a la n a l y s i si n c l u d i n g a c i d - b a s ep r o p e r t i e s ，e v a p o r a t i o nl e a v i n g sa n dr e d u c i n gm a t t e r si nt e r m o fg b t14 2 3 3 - 19 9 8 t h er e s u l to ft h i s e x p e r i m e n ti s a l l u pt o s p e c i f i c a t i o n s p u tf o r w a r ds u g g e s t i o na b o u td e v e l o p m e n to fo c c l u s i o nm e m b r a n e s a n dc a l lo nc l o s e rr e l a t i o n s h i p ，c o m m u n i c a t i o na n dc o o p e r a t i o na m o n g m e d i c a ls t a f f , e n t e r p r i s ep r o d u c i n gm e d i c a la p p l i a n c ea n dr e s e a r c h d e p a r t m e n to fu n i v e r s i t yf o ra c c e l e r a t i n gd e v e l o p m e n to fh o m e m a d e o c c l u s i o nd e v i c e s w r i t t e nb y ：l ib o ( t e x t i l em a t e r i a l s ) s u p e r v i s e db y ：w uh a i b o k e y w o r d s ：c o n g e n i t a lh e a r td i s e a s e ，o c c l u s i o nd e v i c e ，m e m b r a n e s ， p o l y u r e t h a n e ，c o a t i n g 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写， 我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名菇i 佐 日期：觚年l 砂月i 印日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密囹，在三l 年解密后适用本版权j 亏。 本学位论文属于 不保密口。 指导教师签名：关吲收 日期埘年硐7 日 食 煮p 名 月 签 陟 者 年 竹 ， 划 西 沧 枷 位 期 学 日 t 4 4 目女学t 静i 第1 章前言 1 1 膜间隔缺损封堵器的背景介绍 先兀性心脏病足危害儿童及成人健康与生命的残酷“系手”。在 先天性心脏病的发病中，室旬隔缺损( v s d ) 、房问隔缺损( a s d ) 、动 脉导管末闭( p d a ) 是：临床最常见的几种先天性心内畸形。 111 房间隔缺损的概念 ：二番枷 嘲1 。1 心脐间隔缺损的模式 胚胎发育第5 刷，自原始总心房的左、有两部分之f 叫艮出第一 隔膜( 第一房间隔) ，从后卜向f 生长，使两个心房之问仍然丌着的 部分( 称为第房间孔) 逐渐狭窄，并继续向下牛长，与心窀间隔 的心内膜挚愈合而完全封闭，但在第一房间孔完全封闭之前，第一 房间隔上邪裂开，形成第二房间孔。 胚胎发育第6 蒯，在第房问隔的右侧长出第一个隔膜( 第 房f 州隔) ，q 前生长一段，正好把第二房间孔像侧幕一样盖住，但从 右向左方向的血流仍叮通过。第 和第一房间隔构成的通道即为卵 圆孔。出生后肺张开，人量血液从肺静脉进八左心房，产生从定心 房向右心房的压差，使第。房| b i 隔k 部向第二房问隔靠拢，其后通 常与之愈合。约2 5 的幼儿及儿奄解削学上卵圆孔保持丌放，化由 于左心房的压高于右心房，因此是封闭着的。 l ， 1第一房问隔缺损 是指孤立的第一房间孔及第一房间隔缺损，足心房间隔在房室瓣 水平上的部分缺损。 2 第二房间隔缺损 为卵吲寓内的个或多个缺口( 办称为卵圆窝缺损) ，最大者为 整个卵同窝缺损。其发生足由于第一房间隔上部正常形成第二房间 7 l 的生理性裂缝发生在错误的位簧或者太人时，则小能被第二房b i 隔盖住，结果导致有缺陷纳第房r a j7 l 存留。因此，实际卜并非第 二房川隔缺损，而是第一房间隔中的第二虏问孔缺损。 112 室间隔缺损的概念 一 右心室 攀胀“ r - - 左。2 蚓1 2 心空间隔缺损的模式”1 胚胎发育第6 周，在左、有心室之问有个肌性间隔( 审刊隔) 自下而上生长。其静j ，其上缘与两个心内膜垫之b ? 还留着个两心 审之间的联系( 室间孔) 。至第8 周则关闭，同时发生心室问隔膜样 部。组成心室m 隔的锌种成分的生长缺陷和( 或) 不能融合均可导 致窜间隔缺损。最常见的室问隔缺损是高位膜部缺损，极少数病例 事h 隔肌郝出现小孔状缺损。 113 动脉导管未闭 第，幸前言 1 上腔静脉2 一下腔静脉3 右心房4 右心室5 肺静脉6 左心房7 左心室 8 肺动脉9 主动脉10 动脉导管 图1 - 3动脉导管朱闭模式图1 3 动脉导管未闭是常见的先天性心脏病之一，占先心病发病总数 的l5 2 0 ，女性多见，高原地区发病率明显高于平原地区，动脉 导管是胎儿循环中不可缺少的部分，出生后随着呼吸开始，动脉血 氧含量急剧上升，肺动脉压力和阻力急剧下降及前列腺素e 分泌减 少等因素的共同作用，使动脉导管收缩，产生功能上的关闭，约8 0 的婴儿于生后3 个月内，9 5 的婴儿于生后1 年内完成解剖上的关闭， 若持续开放，构成主动脉与肺动脉间不应有的通道，即为动脉导管 未闭( p d a ) 。 由于先天性心脏病缺乏有效的预防方法【2 1 ，而且没有经过治疗 的先天性心脏病婴儿患者到一岁时有一半死亡，到两岁时2 3 死亡。 因此，早发现、早诊断、早治疗是降低该病自然死亡率的关键。手 术是治疗先天性心脏病的传统方法，但先天性心脏病外科手术创伤 大，有时术后会发生严重并发症或手术治疗效果不理想，这一直成 为困扰医生和病家的难题。随着医学的发展，无需开刀的介入治疗 被越来越广泛地用于先心病的治疗。 介入性治疗是指通过心脏或血管造影明确病变后，将治疗材料 或药物送至病变部位进行治疗的一种方法。动脉导管未闭和房、室 间隔膜缺损的介入治疗，是通过股静脉插管将封堵器送入病变部位， 弟，幸前言 将未闭的动脉导管或缺损的房、室间隔封闭，以达到治愈疾病的效 果。这种治疗方法具有创伤小、定位准确、并发症少的特点。 1 2 膜间隔缺损封堵器的发展情况 1 2 1 国外膜间隔缺损封堵器的发展情况 1 、塞状物类【3 】：这是最早使用的封堵材料。19 7 6 年p o r s t m a n n 等首先开创了非手术经导管治疗p d a ，迄今为止国内外已发展了多 种封堵器。塞状封堵器大致有两种：( 1 ) 采用带有不锈钢架的聚乙烯 醇泡沫材料或类似的材料制成，通常修剪或预制成葫芦状、哑铃或 锥形，前端较细，中部隆起，有的中后部交界处亦较细，尾部粗大。 为了便于术中观察整个塞子的情况，有的在材料中加入不透x 线的 成分。( 2 ) b o t a l l oo c c l u d e r ，用带有不锈钢架的聚氨脂泡沫材料制成， 通常预制成锥形，前端较粗并带有多个小钩，后部较细。手术中需 要使用特殊的导入鞘管和送塞系统。这种塞子的应用，国内尚无报 道。 这种塞子的价格较低，且制作方便，手术中可以根据隔膜缺损 的形状和大小随意修剪，封堵成功时疗效显著，一般不会出现残余 分流。但是手术操作较复杂，需要扩张动脉，受到动脉内径限制， 而且目前尚无较精良的定型工具，操作不当会出现严重并发症。 2 、伞状物类：19 7 7 年r a s h k i n d 等首先使用伞状物做经导管动 脉导管封堵术( t c p d a d ) ，迄今国外已有较多报道，如今伞状物的种 类增加了，性能也改进了。国内有少数单位使用进口伞状物做 t c p d a d ，也有个别单位研制伞状物。( 1 ) 早先使用的为双面伞，送 伞导管顶端由肺动脉经p d a 进入主肺动脉，先行打开前面的伞面， 后撤导管将伞面扣在p d a 的主动脉端，再打开后面的伞面使之封闭 p d a 的肺动脉端，送导管脱离该伞后撤出。( 2 ) 近期使用的有钮扣式 双面伞牒，植入方法与上述类似。其前面的伞牒中央有一小突起， 后面的伞牒中央有一扣眼，手术中将小突起拉入扣眼固定伞牒。使 用伞状物作t c p d a d ，一般只需静脉系统，可以避免对动脉的损伤。 4 秦i 聿壤言 d a s 封堵器和t h i l l 封堵器都属于伞状封堵器，见图1 4 和1 5 。 图1 4d a s 封堵器 4 1图1 5t h i l l 封堵器1 5 1 伞状物的支架一般为不锈钢丝，伞牒面多由涤纶片等生物相容 性好的原材料制成，一般为细网状结构，可以是机织物、针织物、 非织造材料或复合材料。植入后往往不能立即闭塞，多需经血栓形 成而逐渐封闭，手术后一定时间内有不同程度的残余分流，有的甚 至持续存在。根据文献报道，这种方法手术后残余分流检出率和伞 状物脱位发生率较高，加上目f ；i 的伞状物及其附件需要进口，价格 十分昂贵，在国内的使用受到限制。 上述两类封堵器的体积都较大，受到患者年龄、体重和血管内 径的限制，对血管的损伤相对较大，一旦脱落大多需要开胸取出。 3 、弹簧栓类：使用不锈钢弹簧钢圈来栓堵细小的周围动脉或胸 部其它血管。弹簧栓一般用不锈钢丝或铂丝等材料制成，由于弹簧 栓伸展后直径很细，植入时只需要直径相当细小的血管鞘和心导管， 对血管的损伤很小，操作较简便，基本上不受年龄限制，可以经动 脉或从静脉植入，脱落后比较容易用心导管取出。1 ) 单纯性弹簧栓， 如目前最常用的g i a n t u r c o 弹簧栓，可经过内径合适的心导管心导管 腔，将栓子用导丝推入病变部位，使其嵌入动脉导管内，推入后一 般难以立即回收更换，所以有一定盲目植入的可能性和较大的脱位 机率。使用单纯性弹簧栓，p d a 内径越细的闭塞率越高。2 ) 可回收 脱离性弹簧栓这类塞子植入以后，在未脱离释放前可以随时回收和 更换，有利于减少误植入和脱位等并发症。 摹，幸前言 编 图1 6g i a n t u r c o 弹簧栓封堵器【6 】图1 7s h a w 等人发明的封堵器【7 】 g i a n t u r c o 弹簧栓内的封堵膜是由两块可以折叠的薄片组成，第 一层属于多孔网眼材料，由1 密耳( 一英寸的千分之一，即0 0 2 5 4 m m ) 的聚乙烯纤维单丝与聚丙烯材料编织而成，也可以使用其它生物相 容性好的材料，如涤纶或尼龙。第二层是由一片上述的聚乙烯薄片 材料和一片无孔材料热封而成的。其中的无孔材料可以是紧密的机 织材料，也可以是硅树脂、聚四氟乙烯或类似的生物相容性好并能 防止组织向内生长固体无孔薄片。 4 、可膨胀性镍钛合金装置：代表性的产品是19 9 9 年由美国a g a 公司推出的a m p l a t z e r 封堵装置【8 1 ，它具有自膨胀性的单盘及连接 单盘的“腰部 两部分组成，呈蘑菇状，单盘及“腰部”都是由镍 钛记忆合金编织成的密集网状结构，内部填充三层聚酯非织造材料， 有促进血栓形成及新生组织生长的作用；释放方法较简单，且更安 全，可以取出和更换封堵器，提高了封堵的安全性。a m p l a t z e r 封堵 器是目前封堵隔膜缺损病效果最好且并发症最少的封堵器。 图1 8a m p l a t z e r 系列封堵器p 1 r01 由于a m p l a t z e r 系列封堵器价格比较昂贵，一般患者难以承受， 因而有必要对封堵器进行研制，使介入器材国产化。 1 。2 2 国内封堵器的发展情况 国内的封堵器是在国外封堵器的基础上发展起来的，无论是结 6 第，章前言 构还是选用的材料都与国外类似。 早期郑宏先生发明的动脉导管封堵器pj ，由瓶塞状网塞、外形 与网塞相适应的内芯和细管状螺母组成，其特征是所述内芯是一个 一端中央有凹陷的圆柱体形泡状海绵，凹陷部位的形状可以是圆柱 形、圆台形或其它几何形状。网塞由记忆金属( 如镍钛合金) 丝编织而 成，内芯用生物相容性好的泡沫海绵( 如聚氨酯等) 成型。 ( a ) ( b ) 凰 ( c )( d ) a 郑宏的动脉导管未闭封堵器【9 】b 王玉林的动脉导管未闭封堵器【1 0 】 c 、d 秦永文、龚善石等的新型动脉导管未闭封堵器【1 【1 2 1 图1 9 国内使用的四种封堵器 目前国内较新型的动脉导管封闭器【1 o 】【1 2 】【13 1 ，外部支架均为镍钛 合金编制而成，结构上稍有差异；内部封堵用的隔膜材料为三层或 四层的高密度的聚酯纤维膜，复合后缝在支架上。 1 3 封堵器内的隔膜材料 1 3 1 隔膜材料的种类和性能 过去关于封堵器内隔膜材料的资料和信息很少，人们主要关注 的是封堵器支架结构和材料的改进。自a m p l a t z e r 封堵器的发明问世 以来，支架的结构和材料暂时统一下来，人们开始重视封堵器内置 的隔膜材料的创新和改进。 7 弟，章前言 国外近年内新型封堵器的专利中有关于封堵隔膜材料的简单介 绍，如2 0 0 0 年s h a w 等人【7 】发明的自膨胀型隔膜缺损封堵器，其封 堵用隔膜材料是由四层e p t f e ( 泡沫聚四氟乙烯) 薄膜层压而成，可 以根据需求裁减成圆盘的形状，或者是其他任意相配的形状。膜与 膜之间的联结，可以利用聚合物熔融的特点烧结粘合，也可以用超 声波焊接缝合。2 0 0 3 年t h r i l l f 5 】发明的封堵器中，采用2 0 d 的聚酯长 丝针织物作为封堵隔膜材料。这种织物的优势在于，它比我们普通 的平针织物体积小将近5 0 ，适用于更小的传送导管，并允许封堵 器强迫回收到导管中，而对导管和封堵器本身无损坏；另一个优点 是：两片完整的织物薄片可以合并放入封堵器，不需要取走原料来 减小体积，这样封堵成功的可靠性就增加了。 针织的隔膜材料具有多孔结构l l 引，使得它与新组织能相容，但 也可能导致血液从间隙中渗透出来，产生残余分流，并且针织物具 有抗脱散性能差、自我支持结构不良、易塌陷、纵向和径向的顺应 性差等缺点。机织结构产品比针织产品空隙要小，能减少血液从隙 缝处渗漏，同时也会妨碍组织生长，而且由于经纬纱是相互交织的， 因此织物上面总是存在孔隙，若织物的密度不够高，直接应用于临 床时会由于纱线之间的空隙太大而导致血液的渗出，但过高的织物 密度要求在一定的原料和设备状况下又很难达到。织物的渗透性和 织物的密度、组织结构以及所用纱线的结构都有很大的关系。虽然 通过种种方法织物的厚度有的已可以达到要求，但其防渗透性仍有 待大的改进。 非织造材料是新兴的纺织材料，近年来，国内外新型的封堵器 都开始使用聚酯非织造材料作为封堵器内的隔膜材料，典型的例子 是a m p l a t z e r 封堵器。非织造材料与相同面密度的机织物或针织物比 较，其厚度薄且抗渗透性较好，有利于减小封堵器的收缩体积和提 高隔膜缺损处血液封堵效果。 目前国内用于隔膜材料的非织造材料主要是聚酯纺丝成网非织 造材料。纺丝成网非织造材料的结构特点是由熔融纺丝后形成的连 8 秦f 聿奄专 续长丝随机组成纤网，具有很好的物理机械性能，其强度高、耐磨 性好，可以和透气薄膜进行复合【15 1 。非织造材料经涂层或复膜处理 可以减小孔径，从而可以更有效地阻挡血液的通过。 1 3 2 存在的问题 虽然纺丝成网非织造布已被广泛地使用于封堵器，但是目前在 医院罩的应用状况显示，它们性能还是不够理想。根据实际使用的 情况来看，虽然三到四层的聚酯纤维膜能够起到封堵的作用，但是 封堵膜的层数增加，相应增加了封堵器的收缩体积，不适合血管直 径小的患者。本课题希望能找到单层或双层便具有良好封堵效果的 隔膜材料，减小封堵器的收缩体积，推动封堵器向体积更小、更加 轻便的方向发展。 封堵器隔膜材料的研究成本较高。同普通纤维相比，制造医用 纤维原材料的单体及低聚物的残留有严格的限制，对纤维中金属离 子残留量都有严格的规定，生产成本较高；作为在人体中直接与血 液接触的材料必须经过严格的性能测试、动物实验、毒性试验检测 和i 临床实用性效果测试，这整套的检测费用相当可观；医用纺织品 必须经过严格的管理和审批才可产业化：许多国家包括中国规定医 用纤维制品的临床和产业化必须由国家药品监督管理部门批准，且 报批程序复杂、费用高，所以医用纺织品的研究开发成本高、风险 大，这些都是它的市场价格居高不下的重要原因。 尽管我国一些生产医疗器械的企业已有能力生产封堵器，为患 者节约了可观的医疗费，但国内的企业及科研院所、大学对这方面 的研究相当薄弱，无法满足大量的市场需求。另外，国产封堵器性 能的欠缺，也迫使部分医疗器械公司急需寻找性能更佳的隔膜材料， 因此需要投入研究来提高封堵器隔膜材料的性能，尤其是针对婴幼 儿患者所需要的轻薄且封堵效果佳的封堵器用隔膜材料。 9 弟，幸前言 1 4 本论文的研究意义和研究内容 据统计【2 1 ，我国每l0 0 0 个新生儿中约有6 个患先天性心脏病。 按人口出生率及先天性心脏病发病率，估计我国每年有15 万病儿出 生。其中膜间隔缺损占先天性心脏病的比例见表1 1 。 表l 一1 心脏间隔缺损占先天性心脏病的比例 类型占先天性心脏病的比例 室间隔缺损2 5 3 0 动脉导管开放 l7 2 0 房间隔缺损 1o 15 根据这样的比例，我国每年将有大约八万左右的膜间隔缺损患 者。由于目前使用的封堵器主要还是依赖进口，普通生活水平和来 自贫困地区的患者可能会因为无法负担昂贵的医疗费及医疗器械 费，而无法得到及时的治疗。我们应该清楚地认识到我国对封堵器 隔膜材料的研究开发还相当滞后，应该抓紧研究开发国产封堵器， 减少患者所需支付的医疗器械这方面的费用，让更多的患者能够得 到及时有效的治疗。 关于封堵器隔膜材料的封堵性能要求，在医学界存在两种观点。 一种观点认为，封堵器应当具有完全封堵的功能，即封堵器在缺损 部位释放的瞬时，便能立刻将血液完全彻底的堵住，不产生分流， 只需隔膜材料表面具有一定的微起伏，供组织攀附生长即可，下文 中将这种观点称为“瞬时封堵 。另一种观点则认为，封堵器的隔 膜材料应当具有一定的通透性，或者缝制在封堵器上的三层封堵膜， 除了中间一层外，另外两层是具有一定通透性的，而且指出在封堵 膜上应具有均匀分布的2 0 , - - - 4 0 9 m 的通孔，也就是说，封堵器在释放 后，允许微量的分流，待组织生长完全后，分流消失，下文中将这 种观点称为“漏流封堵 。 1 0 第t 章前言 本课题的研究就是针对这两个观点而展开的。本论文的研究重 点是薄型纺丝成网非织造材料的涂层工艺以及试样的封堵性能评 价，摸索并探讨了影响涂层工艺的因素，对涂层前后的试样的封堵 性能进行了比较和分析。 本课题具体研究内容包括： 1 纺丝成网非织造材料的涂层工艺参数配置，通过实验，选出使得 涂层材料性能最佳的工艺方法。 2 用最佳工艺，制备出纺丝成网涂层材料，对其基本的机械性能予 以评价，并同纺丝成网非织造材料、熔喷材料及聚四氟乙烯进行比 较。 3 比较上述几类试样的孔径大小、孔隙分布；搭建隔膜材料渗透性 的专用测试装置测试试样的透水性；分析试样的基本化学性能指标。 毒f 聿前畜 参考文献 1 w w w h e a r t w e b n e t2 0 0 3 1o 4 心脏病信息网 2 w w w h e a r t w e b n e t2 0 0 3 9 13心脏病信息网 3 王广义，动脉导管未闭的介入治疗，w w w 3 6 5 h e a r t c o m n e w s 6 4 91 h t m l ， 2 0 0 5 年9 月2 6 日 4 g l a d w i ns d a s ，l a u d e r d a l e ，m i n n ，s e p t a ld e f e c tc l o s u r e d e v i c e ，u n i t e ds t a t e sp a t e n t6 0 7 7 2 81a ，j u n ，2 0 ，2 0 0 0 5 g a r ya t h i i i ，v a d n a i sh e i g h t s ，m n ，s e p t a ld e f e c to c c l u d e r ， u n i t e ds t a t e sp a t e n t6 5 5l3 4 4b 2 ，a p r ，2 2 ，2 0 0 3 6 c e s a r eg i a n t u r c o ，c h a m p a i g n ，e t c ，t i s s u ea p e r t u r er e p a i rd e v i c e ， u n i t e ds t a t e sp a t e n t5 2 5 8 0 0 0a ，n o v 2 ，19 9 3 7 e d w a r de s h a w ；n i t i n v s a l u n k e ；g r e g o r yt m a c e ，e t c ， s l e f - e x p a n d i n gd e f e c tc l o d u r ed e v i c ea n dm e t h o do f m a k i n ga n du s e ，u n i t e ds t a t e sp a t e n t6 0 8 018 2a ，j u n ，2 7 ，2 0 0 0 8 k u r ta m p l a t z ，s t p a u l ，m i c h a e lr ，e t c ，p e r c u t a n e o u sc a t h e t e r d i r e c t e dc o n s t r l c t i n go c c l u s i o nd e v i c e u n i t e ds t a t e sp a t e n t 5 9 4 4 7 3 8a ，a u g ，3 1 ，1 9 9 9 9 郑宏，动脉导管未闭封堵器，中华人民共和国国家知识产权局，实用新 型专利，专利号0 0 2 6 7 9 7 3 6 ，2 0 01 年1 1 月l4 日 1 0 王玉林，动脉导管未闭封堵器，中华人民共和国国家知识产权局，实 用新型专利，专利号0 3 2 6 9 4 8 4 9 ，2 0 0 4 年8 月2 5 日 儿 秦永文龚善石等，新型动脉导管末闭封堵器，中华人民共和国国家知 识产权局，实用新型专利，专利号012 7 4 4 9 9 9 ，2 0 0 2 年l0 月3 0 日 1 2 秦永文龚善石等，新型动脉导管未闭封堵器，中华人民共和国国家知 识产权局，实用新型专利，专利号0l2 7 4 5 0 0 6 ，2 0 0 2 年l2 月1 1 日 13 王永武，间隔缺损闭合器，中华人民共和国国家知识产权局，实用新 型专利，专利号0 2 215 3 6 4 0 说明书，2 0 0 2 年l2 月l8 日 1 4 曹海建钱坤，人造血管的现状及其研究进展，四川纺织科技2 0 0 4 ( 2 ) ： 3 1 3 3 【1 5 】卢福民，先进的薄型聚酯1 f 织造布纺粘技术，产业用纺织品，第2 0 卷总 第l4 0 期：lo 1 4 1 2 东卑文学硕士学位论文 第2 章膜间隔缺损封堵器隔膜材料的研发 2 1 封堵器支架及隔膜材料的原料选择 人体的生物结构与纤维密切相关，肌肉、筋腱、骨骼、皮肤、 血管、毛发、神经等等都由纤维组成。在生物的一切活动中，力的 支撑、力的传递、物质的输送是由纤维实现的；热能交换、信息传 导、五官感觉也是由纤维实现的；生物组成、生长发育和繁殖遗传 都离不开纤维的作用。为此，现代科学确认，生物是一种纤维的复 合体。基于纤维高分子与生物纤维结构有近似的化学结构和机械结 构，因而这种材料被用作人工假体的主要材料。纺织工业以发展纤 维为特长，其产品涉及到服装、化工、建筑和生物医学工程等应用 技术的最新成就。纺织技术的发展，使纤维材料的性能向人体功能 靠近，极大地支持了人工假体的进步。如今成功地用于临床的人工 假体有人工血管、人工喉、人工心脏瓣膜以及人工心脏等等。这些 人工假体植入人体，取代伤残病损的器官，已达到很高的模拟程度。 它有效地恢复了损坏或缺损器官的功能，减轻了患者的痛苦，延续 了患者的生命，为医学的发展做出了贡献。 用于人工假体的生物结构性纤维，无论是选用还是开发，都对这 种纤维材料提出关系到生物适应性的各种要求。作为植入人体内的 生物结构性纤维，必须满足下列条件： 1 材料对人体无毒性、无致癌性，不引起过敏反应，不干扰人体的 免疫功能。 2 材料应能耐生物老化，长期浸在血液、体液中，要有足够的化学 稳定性。 3 材料要有较好的抗凝血性能，不引起溶血，不造成血液中蛋白质 改型，不破坏血液的有形成分。 4 材料要有良好的强度、延伸率等性能，符合人工假体物理机械性 弟2 幸膜间隔缺损封堵器隔腠材抖的研发 能的一般需求。 5 材料要有适应特定生理环境和满足人工假体特殊功能的需要。 6 材料要能接受加热、辐照、环氧已烷等消毒处理和抗凝血等生物 化学处理，而不发生性能的变化。 2 1 1 封堵器支架材料及其结构的选择 封堵器通常由支架和封堵材料构成。自封堵器发明以来l 2j ，使 用过的支架材料主要有不锈钢、钛合金和铂丝等，但由于制作材料 本身的局限性，不同程度地存在操作复杂、固定牢度欠佳等弊端， 在一定程度上限制了外科技术的发展。 镍钛合金支架具有良好的组织相容性和独特的形状记忆特性。 这种支架可在低温状态下( 马氏体相) 明显变形，加温到一定温度 后( 相变温度) 恢复原有形状( 奥氏体相) ，并能在形状恢复过程中 产生较大的恢复力。利用此特性将支架置入体内，操作简便，易于 掌握，适应介入性治疗发展的要求。目前，国内外的封堵器己广泛 使用镍钛记忆合金支架，并已证实在临床应用效果较好。 封堵器支架多为网眼或螺旋结构。螺旋状支架制作简单，价格 便宜，插入和取出方便，但不易被人体组织所覆盖。手工编织网状 支架具有较好的同质性，回复性能好，插入过程简单。这种支架制 作过程较复杂，价格高。与手工编织网状支架相应的另一种针织编 织状支架是在小口径针织圆纬机上编织而成的，利用纬平针组织顺 逆编织方向可拆散的特性，当牵拉相应抽头时，该支架即可被拆散， 因而这种支架从人体内取出亦十分方便。手工编织网状支架相对来 说柔软变形较大，而针织编织状支架则可达到较高内支撑力。临床 应用中可根据人体的不同腔道，来选择支架的种类。目前，治疗间 隔缺损先天性心脏病时，广泛使用的是手工编织网状支架。 以a m p l a t z e r 封堵器为例 3 l ，下面将简单介绍镍钛形状记忆合金 支架的工作原理。 首先根据需要将支架制成一定形状，如图2 1 ( a ) 所示。在低温下 收缩支架使其成为细小的形状，放置于鞘管内，如图2 1 ( b ) 所示。通 1 4 摹2 幸肤间隔缺损封堵器隔膜材料的研霞 过股静脉插管将封堵器送入病变部位后，将封堵器从鞘管中释放出 来。经过人体体温加热，支架自行恢复其原有形状，此时能够给予 缓和的支承力和扩张力，填充心脏间隔缺损处，将通过此处的血流 完全封堵住。如图( c ) 和( d ) 所示。 然i 雹固圈 ( b ) ( c )( d ) a 编织好的支架b 封堵器收缩放入鞘管c 封堵器在缺损处释放膨胀 d 释放后的封堵器将