人造血管的发展

目录

1.人造血管介绍..............................................................2

1.1人造血管的.......................................................2

1.2.不同纺织基的人造血管................................................2

121.机织............................................................2

1.2.2.针织...........................................................3

1.2.3.非织造.........................................................3

124.纺织结构与人造血管的关系.......................................3

1.3.人造血管的后整理....................................................3

1.3.1致密化.........................................................3

1.3.2波纹化.........................................................4

1.3.3清洗...........................................................4

13.4涂层...........................................................4

13.5力II固...........................................................4

2.人造血管顺应性介绍.........................................................4

2.1.顺应性的表征........................................................4

2.2.顺应性的测试方法和测试仪器.........................................5

2.2.1高洁，丁辛等...................................................5

2.2.2.祝国成，杨红军等..............................................6

223.邹菲，王璐.....................................................6

2.2.4.国外的顺应性测试..............................................7

23.人造血管顺应性的改善.................................................7

随着人们生活水平的提高，血管类疾病日益增多，给人们的生命安全和生活质量带来很

大负面影响，而解决这一问题的重要途径就是血管的替换和移植，因这人造血管的研制开辟

就显得十分重要。理想的人造血管应具备诸多性能，其中，良好的顺应性是很重要的方面。

下面，将对人造血管及其顺应性进行介绍。

1.人造血管介绍

1.1人造血管的性质

人造血管需要考虑的性质主要有：渗透性和孔隙率，强度（径向拉伸强度、纵向拉伸强

度、顶破强度、重复针刺后强度），几何特征（壁厚、松弛内径），人造血管对内部应力的

形变响应性（承压内径、弯折半径、纵向和径向顺应性;。

渗透性和空隙率。纺织人造血管，特别是针织类，对血液具有渗透性，可以在手术前使

用病人的血液进行预凝，改善其渗透性。近年来也有研究用人工蛋白和胶原涂层的方法对血

管进行处理，但是在术中缝合和体内使用中，难免有涂层的脱落，造成局部的血液渗透。孔

隙率和孔径大小，直接影响人体组织向人造血管的长入。空隙率越大、孔径越大，组织越容

易长入，但同时，也有渗透性加大的危（wei）险。

强度。人造血管移植到人体内，我们期望其寿命达到或者超过受体的预期寿命。血管在

人体内要受到各种物理化学作用，包括缝合线对血管的拉伸力，收缩压和舒张压所致的周期

性脉动压力，血管内部的血液和外部的组织液的酸碱环境、酶作用、免疫细胞作用等，因此

要对人造血管的强度进行考察。用于透析的人造血管还需要考察其重复针刺强度。

几何特征。承受较大血压的人体真血管（如主动脉）具有较厚的管壁。因此，为了能够

承受较大压力，这种血管的替代品也必须有较厚的管壁。血管的内径会影响到血流阻力.因

此小直径人造血管容易阻塞、形成血栓，其研究仍是一个难点。对于人造血管，其壁厚（考

虑移植后血管内壁假内膜的厚度）和内径应尽量和相连的人体真血管相匹配。特殊用途的人

造血管，如用于腔内隔绝术的人造血管，对其壁厚有更为苛刻的要求（壁厚V0.12mm）。

人造血管对管道内部应力的形变响应性。包括人造血管的承压内径，纵向顺应性以及径

向顺应性，同时，人造血管弯曲时应不易被压扁，该性能用弯折直径、半径来表征。

1.2.不同纺织基的人造血管

121.机织

机织平纹人造血管较早实现商品化生，其优点是血管管壁结构密切、稳定，且变形小，

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合用于血流速度较高的位置，不需要预凝，特别适合各种紧急情况。缺点是由于刚度大、硬

挺，使得缝合艰难、易散边，而且机织血管顺应性较差。

122.针织

针织血管柔软有弹性，克服了机织血管顺应性差的缺点，针织分为纬编和经编。纬编血

管中的纱线有更大的挪移性，于是顺应性更接近人体真血管，缺点是易卷边，缝合艰寿，易

脱丝，此类血管已基本淘汰。

经编尺寸稳定性好，与纬编血管相比，不会脱丝、卷边，易于缝合，与机织血管相比，

顺应性较高。经编血管是目前在临床中应用最多的一种,

123.非织造

小直径血管中血液流速低，很容易形成血栓造成阻塞。非织工艺的血管，管壁具有微孔，

利于内皮细胞的吸附和生长，增加了抗血栓性。过去较多使用的是整体成型的e-PTFE血管，

但具顺应性较差。近年来聚氨酯材料因具高弹性和抗血栓性而备受关注。

1.24纺织结构与人造血管的关系

内径大于10mm的人造血管普通用机织物或者针织物制成，前者结构稳定，后者弹性

教好。血管的管壁必须保持适当的密切程度，并具有一定的空洞，这样周围组织就能附在

血管外壁并通过管壁向内生长，使血管内壁覆盖一层薄薄的内皮细胞，同时为了保证具有

一定的伸缩性能和较好的密封性能，人造血管普通都做成波纹状，接口处周围组织会通过

接口处长入内壁从而加强密封性，血液流经时不会发生凝血和渗漏现象。

内径小于10mm的血管，因上皮细胞在内壁的生长可能会影响到血液的正常流切，故

上述创造方法不合用。内径为6-10mm的人造血管普通用具有微孔效应的聚四氟乙烯制成，

因为其本身具有很好的生物相容性和防凝血性，不需要通过内皮细胞的覆盖来防止凝血现

象。

内径小于6mm的人造血管，由于阻力增大血流收到限制，因此，窄腔血管的内壁必须

设计成微结构表面，使内皮细胞在表皮上依附，所以使用非织造工艺。

1.3.人造血管的后整理

1.3.1致密化

致密化处理可以稳定结构、增加织物的密度、减少孔隙率、防止渗血.普通通过加热（干

热空气、蒸汽、热水）或者溶剂（二氯甲烷）的方法对人造血管进行致密化处理。

3

13.2波纹化

通过增加一道热定型.匚序，在人造血管上形成环形或者螺旋形折魂型皱折，这种方法解

决了人造血管的扭结问题，也提高了其纵向柔顺性。这种工艺在一定程度上降低了植入后

缝合线处的应力。虽然柔顺性有所提高，但可能造成愈合时的组织内生长有所减少，管道

的内腔直径降低，对小直径人造血管的影响更为明显。

1-3.3清洗

通过溶剂法和水介质法对人造血管进行去污、漂白，以避免人造血管植人后的毒性、过

敏等不良反应。

134涂层

对于孔隙率较大的人造血管，为防止植入后的渗血，必须对其进行预凝。即在手术前将

人造血管放置于患者的血液内进行浸渍，阻塞其孔隙。但这影响到手术的时间，特别不适合

急症大出血病例。而且，有些病人的血液可能存在健康方面的原因不宜于用来浸溃。近十年

来，研究者开辟了经可生物降解的白蛋白、胶原等预涂层处理的人造血管，植人前无需预凝，

使手术更为方便快捷。

1.3.5力口固

有时在e-PTFE人造血管外部，用e-PTFE长丝螺旋地缠绕其上，经热处理和压力装置使

其粘附于管壁上而形成管壁加固复合结构，以使血管拥有更大的抗拉能力，较小的撕裂传递

性，同时改善缝接处强力和抗挤压性能。

2.人造血管顺应性介绍

21顺应性的表征

血管顺应性是影响血管性能的重要因素之一，对于人体真血管，顺应性的改变与年龄、

饮食、生活习惯有关，M页应性的恶化往往成为血管老化病变的标志。同样的，对于人造血管，

如果顺应性不好，会使得人造血管壁增厚，容易产生血栓，在导管末端形成动脉硬化。人造

血管和真血管的顺应性是有差异的，股动脉的顺应性是5.9%/lOOmmHg,涤纶机织和针织的

顺应性较小，0.08~2%mnHgo人造血管和真血管顺应性的不匹配会使血管吻合处缝合线产

生疲劳，在移植早期会有内皮细胞的脱落，在移植后期会有细胞增生、内膜变厚，在回流处

形成血栓。

人造血管的顺应性主要有体积顺应性，径向顺应性和轴向顺应性三类，分别表示由血

4

管内腔压力变化所引起其血管体积、直径和长度变化的程度，顺应性越大表示人造血管越接

近天然血管。纺织人造血管中的波纹形态，大大改善了纵向顺应性，使其接近与之相连接的

真血管的水平，因此轴向顺应性的改善尤其重要，下文中所言顺应性是都是指径向顺应性。

顺应性的公式表示C=AD/(AP-D)X10.

所得的径向顺应性值表示为每lOOmmHg直径的变化率，即％/100|7101用

C为顺应性，单位％/kPa；D为血管收缩时内径，单位mm；△口为心脏周期作用下的

直径变化，单位mm：Z\p为舒张压与收缩压的差值，单位kPa。

研究显示不同类别的材料制得的人造血管顺应性并不相同。

加管关型―应性,100rranFW

针织Dacron19

我咬渝层(Mown0.90

机织UttcionO.M)

挖氧宿，中心R)2.90

标准玉cET0.22

薄牛ePTFE0.60

2.2.顺应性的测试方法和测试仪器

文献显示，不同学者对顺应性的测量，都是基于相同的顺应性公式，C=AD/(△P•D)

X10^o其测试的原理也是相似的，都是在一定压力变化范围内测试血管直径的变化。仪器

的组成基本都包括温控装置(使测试样本和测试溶液保持在37c±2"C环境下)，脉冲压力

发生器(使仪器每分钟产生60+10次的动态负荷施于样本内壁)。卜.面根据参阅的文献列出

几例。

2.2.1高洁，丁辛等

仪器示意图如下

?!♦

占

任』一■性赞置;Z一修”筑号发生口;3-«H先拚

4一米丸网径仪/一■京管沿一导收［一计算机，

8-R求RQ一打印机.

测试的压力范围，以及所得试样的顺应性值如F

5

6.6,一10.8~14.•・

麓拜英W

11.97kPa[5,%199sm

PET长"版也0.1770.0W0038

0.2470.17150%

222.祝国成，杨红军等

压力在0、23.94KPa(0x180mmHg)的范围内呈周期性变化，摹拟脉搏的频率为40次

/min,平均水流均为780850mL/min

1容器2计算机3调节阀4人造血管5激光扫描测径仪6生理压力换能器7微型水泵8

硅胶管

2.23邹菲，王璐

选择的顺应性表征指标为容积顺应性。人造血管两端分别固定在5上，测量示管、测

试样品以及测试区容器内要充满水溶液。1和3连到4的顶端。当加压装置加压至一定值后，

由稳压装置将稳定压力通过测量示管传至人造血管试样中，压力测试装置可以测量压力，同

时要读取测量示管中水柱的高度，确定人造血管内液体容积的变化量。仪器示意图如下：

1加压装置2稳压装置

3压力测试装置4测量示管5夹头

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224.国外的顺应性测试

有文献报导，美国Dynatek实验室在20世纪90年代初期就有关于测量人造血管顺应

性装置的专利。目前，