人工血管又叫做人造血管，通常是用滌綸、聚四氟乙烯、聚氨酯等物質(zhì)通過針織、編織或者機(jī)織的方式制作而成，一般用于嚴(yán)重狹窄或者閉塞性血管疾病，作為血管替代物或支架，用于恢復(fù)血液流動，并維持身體組織的供氧和養(yǎng)分供應(yīng)。人工血管仿真度比較高，并且長時間使用并不會發(fā)生退化、破裂、膨脹等現(xiàn)象，并且人工血管與人體血液相容性比較好，并不會出現(xiàn)排斥的反應(yīng)。目前，許多材料已被用于制備人工血管。
人工血管（來源：網(wǎng)絡(luò)）
按照口徑大小，人工血管被分為大口徑、中口徑、小口徑。其中，10毫米以上為大口徑，6-10毫米為中口徑，小于6毫米為小口徑。現(xiàn)如今，廣泛應(yīng)用于臨床的人工血管均為中口徑及大口徑，主要用于主動脈置換或搭橋、外周血管旁路移植術(shù)、血管創(chuàng)傷修復(fù)、血液透析血管通路、冠脈旁路移植術(shù)等。
人工血管的發(fā)展歷史
如下圖所示，研究人員始終在嘗試改善對人工血管移植物的需求。早在1900年左右，奧地利-德國外科醫(yī)生Payr用可吸收鎂制成的細(xì)管進(jìn)行了實驗，標(biāo)志著人工血管首次用于人類。然而，由于鎂誘導(dǎo)的纖維化組織的形成，患者在3天后死于肺炎。1951年3月，Dubost等利用尸源主動脈同種異體移植物進(jìn)行了第一次成功的動脈瘤切除和移植物植入。1954年，Blakemore和Voorhees首次用合成動脈替代品治療了10名患者，為后來人造血管的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。然后，在1958年，De Bakey等人提出了Dacron人造血管作為尸源同種異體移植物的替代物，后者易于出現(xiàn)晚期并發(fā)癥。隨后，大多數(shù)研究人員將注意力集中在各種其他合成材料上，其中滌綸、聚氨酯和膨體聚四氟乙烯(ePTFE)已被證明是血管外科手術(shù)中最可行的，但這種材料不適合血管直徑<6 mm的情況。
人工血管的發(fā)展歷史
1986年，Weinberg和Bell用滌綸和膠原復(fù)合材料生產(chǎn)了第一個組織工程血管，從此開啟了組織過程血管時代。1990年，一種不銹鋼和滌綸管移植物制成的支架成功應(yīng)用于人類血管內(nèi)動脈瘤修復(fù)術(shù)。1999年，首次將完全自體工程動脈植入豬受體體內(nèi)，表現(xiàn)出良好的通暢性和機(jī)械耐久性。
在過去的二十年里，各種類型的組織工程血管替代物的開發(fā)取得了重大進(jìn)展。組織工程技術(shù)將細(xì)胞、組織支架和工程相結(jié)合，以生成血管移植物。特別是，在通過不同方法使用組織工程技術(shù)方面，小直徑人工血管的進(jìn)展良好，例如使用可生物降解聚合物作為支架或由脫細(xì)胞血管組織組成的人工血管。
臨床研究進(jìn)展
人工血管在血管外科以及心血管外科均有應(yīng)用，其中包括冠狀動脈搭橋血管、外周血管補(bǔ)充血管、血液透析血管等。相關(guān)產(chǎn)品眾多，本文僅以我國首個獲批上市的國產(chǎn)人工血管VASOLINE為例，根據(jù)其臨床試驗情況看國產(chǎn)人工血管的有效性和安全性。
VASOLINE人工血管于2019年啟動全國多中心臨床試驗，共入組248例受試者，其中四分叉人工血管采用前瞻性、多中心、隨機(jī)對照、非劣效性試驗設(shè)計，共入組188例，試驗組和對照組各94例；直線型和側(cè)分叉人工血管采用單組設(shè)計，各30例。
該臨床試驗的主要評價指標(biāo)為術(shù)后12個月生存率。次要安全性評價指標(biāo)包括術(shù)后30天、3 個月、6個月生存率，術(shù)后至出院、術(shù)后30天、3個月、6個月、12個月、2-5年主要心腦血管不良事件（MACCE）發(fā)生率。次要有效性評價指標(biāo)包括術(shù)后12個月人工血管通暢率、術(shù)后即刻器械成功率、術(shù)后3個月人工血管通暢率、術(shù)后12個月人工血管結(jié)構(gòu)完整性、術(shù)中出血量、住院時間等。
四分叉人工血管試驗中，試驗組和對照組術(shù)后12個月生存率分別為95.7%、90.4%，生存率差值的95%置信區(qū)間（-1.9%, 13.0%），達(dá)到非劣效性。次要安全性評價指標(biāo)見表1，次要有效性評價指標(biāo)見表2。
表1. 次要安全性評價結(jié)果
表2. 次要有效性評價指標(biāo)結(jié)果
直線型和側(cè)分叉人工血管試驗中，術(shù)后12個月生存率分別為100%、96.7%。次要安全性評價指標(biāo)見表3，次要有效性評價指標(biāo)見表4。
表3. 次要安全性評價結(jié)果
表4. 次要有效性評價結(jié)果
不良事件發(fā)生情況為：隨機(jī)對照研究中，試驗組和對照組分別發(fā)生83例、87例不良事件，與研究器械有關(guān)的不良事件分別占1.1%、2.1%，兩組間無統(tǒng)計學(xué)差異。嚴(yán)重不良事件發(fā)生亦無無統(tǒng)計學(xué)差異。未發(fā)生與研究器械有關(guān)的嚴(yán)重不良事件。單組研究中，直線型組和側(cè)分叉型組均發(fā)生6例嚴(yán)重不良事件，且均與器械無關(guān)。
醫(yī)療器械行業(yè)是一個多學(xué)科交叉的高速發(fā)展的行業(yè)，產(chǎn)品研發(fā)周期長，上市后監(jiān)管嚴(yán)厲。為了保證一款可以造福人民的醫(yī)療器械誕生，創(chuàng)新的材料、精密部件和精密加工工藝不可或缺。
人工血管的評價
體外評估
人工血管移植物的體外評估主要包括2個方面：力學(xué)性能和生物相容性。
人工血管應(yīng)該具有足夠的機(jī)械性能，以支撐正常的血液流動和承受血流壓力。同時，要展現(xiàn)出與自然血管相似的彈性特性，以避免狹窄、擴(kuò)張或破裂等問題。機(jī)械性能方面，核心問題在于保持柔順性的同時，實現(xiàn)高強(qiáng)度。
生物材料的生物相容性也是設(shè)計人工血管時應(yīng)考慮的最基本特性，要確保該材料具有良好的血液相容性，并且由于過敏反應(yīng)等問題而產(chǎn)生免疫排斥的可能性較低。
體內(nèi)動物試驗
為了滿足合理測試各種類型人工血管性能的需求，要建立一個可行且穩(wěn)定的動物模型。目前，常用的體內(nèi)血管動物模型是豬、綿羊、狗、兔子和大鼠。根據(jù)動物的大小和血管的直徑，動脈模型的選擇不同。大鼠腹主動脈置換術(shù)和兔頸動脈置換術(shù)是小口徑血管體內(nèi)驗證的可行動物模型。
可以使用高分辨率超聲來評估移植物的功效，例如平坦度、血管管腔、管腔中的血流速度以及植入后人工血管移植物的頻譜波形，通過與手術(shù)前拍攝的超聲圖像進(jìn)行對比，最終也可用于評估植入后的血管通暢性。此外，微型計算機(jī)斷層攝影血管造影術(shù)還可用于評估人工血管的通暢性和體內(nèi)人工血管的具體情況。
人工血管的體內(nèi)評估。（A）植入時移植物的大體視圖。（B）移植術(shù)后大體視圖。（C）移植到大鼠頸總動脈的超聲圖像。（D）顯示移植物通暢性的血管造影記錄代表性圖像。（E）蘇木精和伊紅橫截面圖。（F）血管移植物中段的免疫熒光圖像。（G）用于體內(nèi)評估的常見動物模型。
4、人工血管的未來挑戰(zhàn)
目前，采用滌綸、聚四氟乙烯、天然真絲等人造材料制備的大、中口徑人工血管已廣泛應(yīng)用于臨床，主要用于大血管置換術(shù)、血管旁路移植術(shù)、血液透析血管通路的建立等。小口徑人工血管可用于外周血管替換、動靜脈瘺建立以及心臟搭橋術(shù)等領(lǐng)域，臨床應(yīng)用范圍較廣。但迄今為止，尚無小口徑人工血管上市，其未能實現(xiàn)商業(yè)化的主要是受材料等因素的限制。
許多國內(nèi)企業(yè)及科研院所逐漸將研發(fā)目光聚焦于小口徑人工血管產(chǎn)品及其材料。該領(lǐng)域研發(fā)重點及難點主要在于，用于制備小口徑人工血管的材料（如聚氨酯材料、組織工程材料等）性能仍有待提高，血液相容性及抗凝血性能不佳，與血液接觸后會不同程度地產(chǎn)生纖維蛋白和血小板沉積，從而導(dǎo)致血管管腔狹窄，甚至造成血管閉塞。同時，由于小口徑人工血管中血流速度慢、血壓低，且現(xiàn)有材料無法較好支持血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附和生長，人工血管植入體內(nèi)后不能盡快內(nèi)皮化，容易造成血管管腔狹窄、栓塞，小口徑人工血管的遠(yuǎn)期通暢率問題仍難以解決。
文章整合來源：
1. Hu K, Li Y, Ke Z, et al. History, progress and future challenges of artificial blood vessels: a narrative review. Biomater Transl. 2022 Mar 28;3(1):81-98. doi: 10.12336/biomatertransl.2022.01.008. PMID: 35837341; PMCID: PMC9255792.
2. 關(guān)注 | 首個國產(chǎn)人工血管獲批上市. 中國食品藥品監(jiān)管雜志, 2022-11-21.
3. 一文了解：“以假亂真”的人工血管. 思宇MedTech, 2023-08-10.
4. Hu K, Li Y, Ke Z, et al. History, progress and future challenges of artificial blood vessels: a narrative review. Biomater Transl. 2022 Mar 28;3(1):81-98. doi: 10.12336/biomatertransl.2022.01.008. PMID: 35837341; PMCID: PMC9255792.
5. 醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊技術(shù)審評報告
6. 淺析 | 人工血管市場需求廣闊，高端材料國產(chǎn)化仍面臨挑戰(zhàn). 翔康醫(yī)學(xué), 2022-09-12.
