卒中仍然是全球發病率和死亡率的主要原因。血管內治療的出現使急性卒中的治療和結局發生了革命性的變化。多項隨機試驗證實了血管內取栓術對大血管閉塞性卒中的有益影響，并使其成為主要治療方法。
在為卒中治療提供機械血栓切除術后的短時間內，血管內血栓切除術的裝置已經發生了顯著進化。支架取栓器(取栓支架)已成為全球神經介入醫師卒中治療器械的主要器械。事實上，目前對于大血管閉塞的急性缺血性卒中，指南建議對所有符合條件的患者進行支架取栓術，盡管近期比較支架取栓術和直接抽吸術的研究已經顯示了這些技術的非劣效性。
取栓支架是金屬結構，可被輸送到動脈閉塞部位并用于清除血栓。從MERCI裝置開始，到現在的第三代支架裝置，這些裝置的設計越來越復雜，功能也越來越完善。
功能性要求
神經取栓支架是一種自膨脹支架，可通過微導管輸送進入至急性閉塞的顱內大血管處。該裝置旨在嵌合引起大血管閉塞(LVO)的血栓，并將其從循環中移除，從而恢復顱內血流。
考慮到這些取栓支架功能的一般性原則，取栓支架的設計必須達到以下功能要求：
具有適當的徑向支撐力來釋放打開和自膨，以實現良好的血管貼壁性。
在不同血栓成分和密度的情況下，結合和嵌入血栓的能力。
能夠重新回收釋放和取出，同時最大限度地減少血栓破裂和遠端血栓栓塞。
一把再通率高(能夠在首次釋放時清除血栓并恢復血流)。
在打開和取出過程中盡量減少對血管壁的腔內損傷。
在清除血塊不完全或失敗的情況下，能夠在靶血管內或更遠的地方進行多次重新釋放。
支架特性
支架的構建可以利用支架設計中的多個變量來實現最佳性能，并滿足上述設計要求。這些變量之前已被用于評估可用的醫用支架，包括血管內使用的支架。Stoeckel等人以前曾使用支架的5個特征對所有可用的醫用支架進行分類。這些特征是使用的材料、原材料形式、制造方法、幾何構型和支架添加物。
材料
用于支架的材料取決于支架是自膨式的，還是需要球囊擴張的。自膨式支架是理想的支架，因為它們不需要放置球囊，而在急性卒中病例中放置球囊可能不太及時。與球囊擴張支架相比，自膨式支架還提供了易于通過到位的功能。這需要低彈性模量和高屈服應力，或者，就鎳鈦合金而言，需要高形狀記憶性能。鎳鈦諾是一種鎳鈦合金，可以恢復高達10%的彈性應變。這允許這些支架的高彈性應變。大多數取栓支架是基于鎳鈦合金的自膨式支架。
原材料形態
支架原材料可呈若干不同形式。這些包括片狀、管狀、絲狀和帶狀(扁平金屬絲)形式。片狀支架必須在成型后卷成管狀結構。原材料形式的變化存在于可用的支架中。
制造方法
制造方法是指形成支架的機械過程，主要取決于所使用的原材料形式。金屬絲可以通過纏繞、編織或針織技術形成支架。激光切割是最常用的機制，管狀金屬更常用于支架。自膨式支架可以在小的或膨脹的情況下進行切割，之后必須進行拋光和表面處理。另一種可能的技術是水射流切割，它比激光切割有一個優點，即不會在切割表面產生熱影響區。大多取栓支架使用激光切割的方式進行制造。
幾何構造
支架的幾何構型對于潛在的功能要求至關重要。支架的幾何構型有很大的變異，每種設計都有其優缺點。Stoeckel等將支架幾何形態分為5種不同的類別：纏繞型、螺旋型、編織型、單環型和連環型。
纏繞設計非常靈活，但徑向強度有限。它們也有一個低的膨脹比例，這意味著這種幾何構型會讓器械有更高的剖面。
螺旋形支架類似于纏繞設計，因此具有纏繞支架的高靈活性和低徑向強度。可以增加縱向連接來增加徑向強度，但代價是犧牲部分靈活性。
編織設計由一條或多條金屬絲組成，這些金屬絲可以編織或針織在一起。一些自膨式支架利用了這種幾何結構。然而，對這些類型的支架來說，縮短是一個重要的問題。
單環設計為Z形環，通常用于支撐其他植入物。這種結構通常不單獨用作血管支架。
連續環狀支架由一系列Z形支柱組成，這些支柱之間的連接稱為橋或鉸鏈。這些連接可以是規則的，這意味著它們發生在圓周上的每個拐點，或者是周期性的，這意味著它們發生在這些拐點的預定次一級。有峰-峰、峰-谷或谷-谷連接存在。
連續環構造可以是閉環或開環單元幾何結構。在閉環單元設計中，結構的所有內部拐點都通過橋連接起來。閉環單元設計提供了良好的腳手架和均勻的表面，無論彎曲程度如何，但靈活性不如開環單元設計。開環單元設計的部分或全部內部拐點并不相互連接。不連接的部分導致了更高程度的結構靈活性，但代價是徑向強度降低。
添加物
支架結構的其他添加物在透視可視化方面提供了優勢，如不透射線的標記物或涂層，或在功能方面提供了優勢，如藥物洗脫涂層、生物相容性涂層或親水涂層。鎳鈦合金是絕大多數取栓支架的主要材料，由于其較差的透視下的可視性，因此在制造這些支架時經常使用不透射線的添加物。
2、現有支架的簡要回顧
本綜述旨對現有的(和歷史的)支架進行研究，根據上述系統對其進行分類，并回顧有關其臨床應用的現有證據。下面描述了每一代的取栓支架，并在表1中總結。
圖片來源：TRA of Neuro
第一代器械：彈簧取栓器
MERCI取栓器。MERCI(腦缺血機械取栓)取栓器(Concentric Medical, Mountain View, CA)是第一個被批準用于急性缺血性卒中再通治療的器械，于2004年8月獲得美國FDA的批準。該裝置不是真正的支架，通常被歸類為彈簧取栓器。該裝置有兩種版本，X和L，其中X被批準用于機械取栓，而L只被批準用于取出異物。這兩種器械都有兩種尺寸。X型器械由記憶型鎳鈦合金金屬絲組成，在遠端頭端有5個直徑逐漸變細的螺旋環。該裝置在輸送導管內呈直線型，但由于采用鎳鈦合金結構，一旦在目標血管內釋放，就能恢復其記憶形狀。彈簧設計使得該裝置的徑向強度低，這可能是再灌注率低的原因。
MERCI取栓器進行了I期和II期前瞻性非隨機研究，共納入了25個中心的151例患者。每例患者平均進行2.9次取栓嘗試。這些研究顯示再通率為48%，如果取栓術聯合tPA動脈內溶栓，再通率可提高至58%。7.1%的患者發生了不良事件，7.8%的患者發生了有癥狀的顱內出血，其中45%是由血管破裂引起。
2004—2012年開展了3項使用第一代卒中裝置的隨機試驗，結果于2013年發表。除了使用MERCI取栓器外，這些試驗還使用了Penumbra抽吸系統，該系統使用帶有分離導絲的抽吸導管和血栓清除環，如果單獨抽吸失敗，則可以使用血栓清除環。
這些試驗的結果為陰性，表明在接受血管內血栓切除術或單純靜脈tPA治療的患者之間，功能結局無差異。MR RESCUE試驗中67%的患者實現了血管再通(定義為TICI評分2b ~ 3分)，而IMS III研究報告的再灌注率為65% ~ 81%，這取決于動脈閉塞的部位。這些試驗結果為陰性的最重要原因被認為是第一代取栓裝置的再灌注率低。這意味著干預組和對照組之間的血管造影結局差異不足以顯示臨床獲益。MR RESCUE試驗通過改善血管造影結局改善了臨床結局，也強調了這一點。此外，CT血管造影的可用性并不統一，使用血管成像確認大血管閉塞也并非統一的納入標準。這些試驗揭示了提高大血管閉塞治療的再通率的必要性。
其他第一代設備也進入了不同的開發和測試階段，但沒有像MERCI器械那樣統一可用。其中包括Phenox (Phenox，Germany)、Catch (Balt, Montmorency，France)和Distal Access Catheter (Concentric Medical, Mountain View, CA)。取栓支架的出現及其優越的手術性能在很大程度上轉變了市場對這些器械的需求。
第二代器械：真正的取栓支架
顱內自膨式支架最初設計用于動脈瘤治療，作為彈簧圈栓塞的輔助手段。幾位作者最初報告了此類支架的超適應癥應用，主要是在動脈閉塞部位永久性放置。與第一代器械相比，這些早期結果顯示了令人鼓舞的高再通率。自膨式支架引起血管再通的機制是膨脹的支架支柱對動脈的貼壁和隨后的機械破壞和對血栓的夾持。隨后是化學溶栓或內源性溶栓，這樣支架放置后立即獲得前向血流。
Kelly等報道了第一例使用Enterprise支架(Codman, Raynham, MA)進行臨時血管內搭橋的病例，該支架可立即恢復血流，而不需要支架本身永久性植入。該技術的另一個優點是在再次血栓形成的情況下可以重新放置支架。
雖然這項最初的技術并沒有嘗試直接取栓，但通過對閉塞血管臨時置入支架來重建血流成為了血管內治療卒中的新模式。據報道，該技術的進一步應用還包括設計用于動脈瘤治療的自膨式支架，包括嘗試使用支架本身進行血栓切除術。這推動了血栓切除術中使用專用支架。當其他取栓技術失敗時，使用可解脫支架永久植入作為補救性操作仍然是可行的選擇。
Solitaire
Solitaire FR(血流恢復)支架(Covidien/ Medtronic, Dublin, Ireland)是第一個用于血管內血栓切除術的專用支架。之前有一個Solitaire AB(動脈瘤輔助)裝置，用于臨時輔助和取栓術。
目前的器械是第四次迭代的Solitaire X。它是一種鎳鈦合金支架，由鎳鈦合金薄片經激光切割后形成卷曲的參數化設計。幾何構型為閉環設計，具有峰-峰連接(圖1)。該支架有3、4和6mm直徑，3mm直徑有20mm長度，4mm直徑有20和40mm長度，6mm支架有20、24和40mm長度。支架的近端和遠端有額外的鉑金標記物，以及沿支架均勻間隔5 ~ 10mm的標記物，用于觀察沿支架長度的支架打開和血栓嵌合。
圖片來源：TRA of Neuro
參數化設計導致支架覆蓋重疊，加強血栓嵌合。支架施加的徑向力也因血管直徑而異。
對Solitaire FR裝置的動物研究表明，該裝置在清除血栓方面具有較高的成功率。TICI 3級血流再通率分別為100%，86.7%患者可立即恢復血流。
單中心應用該裝置的經驗顯示，首通再灌注率(TICI 2b/3)為72.8%，前循環病例的總的成功再灌注率為79%。另一項研究顯示，使用Solitaire裝置的再灌注率為89%。在這些初始研究中，并發癥發生率較低，腦出血發生率為2%，蛛網膜下腔出血發生率為4 ~ 6%。
Trevo
Trevo裝置(Stryker, Kalamazoo, MI)是由管狀鎳鈦合金激光切割而成的鎳鈦合金支架。該支架采用閉環設計，具有峰-峰連接(圖2)。3根鉑/鎢絲編織貫穿支架，以提高顯影性。然后在該裝置上涂上一層透明質酸鈉親水混合物。這一添加是為了減少器械釋放期間的摩擦。該器械目前可用最新版本是Trevo XP ProVue，有三個可用尺寸：3x20mm、4x20mm、4x30mm和6x25mm。該裝置支柱的大部分是朝腔內方向，其設計目的是增加血栓的嵌合，而不是動脈瘤輔助支架中的朝血管壁方向。
圖片來源：TRA of Neuro
在一項動物研究中，Trevo裝置在所有病例中均成功實現了血運重建，其中15/16的病例實現了首次再通。有內膜破損，但沒有證據表明中膜或外膜受損。使用Trevo裝置的早期人體經驗表明，78.3%的患者出現了類似的高水平血管再通(TICI 2b/3)。癥狀性顱內出血的發生率為5%。
使用第二代器械進行血栓切除術的證據
Solitaire FR和Trevo均接受了與MERCI取栓裝置對比隨機試驗。這些研究表明，與MERCI取栓裝置相比，Solitaire FR和Trevo裝置具有顯著更好的血管造影和臨床結局。總之，這些研究表明，取栓技術與第一代取栓裝置相比有了顯著改善。在比較Solitaire FR或Trevo與MERCI裝置的聯合試驗中，血運重建率分別為82%和62%。此外，ICH發生率分別為10%和28%，表明與第一代裝置相比，該裝置的安全性也有所改善。
在大血管閉塞性卒中的血栓切除術與藥物治療的比較中，第二代支架被納入了關鍵隨機試驗。共進行了5項隨機對照試驗:MR CLEAN、EXTEND-IA、ESCAPE、REVASCAT和SWIFT-PRIME，結果顯示，與藥物治療相比，神經系統預后良好率顯著較高，臨床預后良好率(改良Rankin評分0 ~ 2分)的絕對增加幅度在13.5~31.4%之間。
一項進一步的研究表明，良好臨床結局的改善率為12.1%。在所有這些試驗中，取栓支架都占有重要地位。在這6項研究中，4項在介入組中只使用了支架治療，而另外2項研究在介入組中分別使用了81.5%和86.1%的支架比例。在這兩項試驗中，完全再通率分別為58.7%和72.4%，而在完全使用支架的試驗中，完全再通率為65.7~88.0%。
這些試驗中支架取栓術的安全性已得到充分證明。在介入治療組中，有癥狀的ICH發生率為0~7.7%，與非手術組相比，沒有試驗沒有顯著差異。
DAWN試驗在24小時內的介入治療中使用了Trevo支架，結果顯示接受治療的患者血管再通率為84%。該試驗還顯示，良好臨床結局(mRS 0 ~ 2分)率的絕對差異為36%。在介入治療組中，有癥狀ICH的比例為6%。
第三代器械：提高一把再通率和減少遠端栓塞
雖然第二代支架已成為急性卒中治療的主流，但新的裝置也已開發出來。這些裝置旨在建立在現有支架成功的基礎上，通過提高首次再通率，減少血栓碎片造成的遠端栓塞，并通過降低并發癥發生率來提高裝置的安全性。
首次進行機械取栓后完全血運重建(TICI 3)被稱為首通效應(FPE)，已被證明是使用第二代器械進行機械取栓后轉歸的重要預測因素。
這為從支架設計的幾個方面繼續開發新器械提供了主要依據。然而，目前關于使用這些裝置的數據表明，與第二代裝置相比，FPE或臨床結局并未顯著改善，而且所述的裝置開發目標仍然難以實現。
Embotrap
EmboTrap(Cerenovus, Irvine, CA)是一種兩層的激光切割鎳鈦合金裝置，內有一個1.25mm大小且具有高徑向力的閉環支架，支架周圍是由5/5.6mm大小且具有較低徑向力的開環結構（圖3）。外層結構在頭端轉換為閉環設計，作為遠端保護區，捕捉機械取栓術中產生的血栓碎片。為了顯影，在近端和遠端都添加了顯影標記物。EmboTrapIII血運重建設備，有3種尺寸:5 × 22mm, 5 × 37mm和6.5 × 45mm。外層結構的大開口設計用于夾持血栓于兩層之間的空間，而高徑向力的內層支架可創建一個流動通道，以實現即時再通。外展葉片的目的是在器械移除過程中保持貼壁，以穩定捕獲的血栓，而頭端的閉合設計是為了捕獲從血栓中脫落的栓塞碎片。在模型MCA中對該裝置進行的一項體外研究表明，EmboTrap產生的大于1mm的栓子顯著少于Solitaire FR取栓支架。此外，在Solitaire組中，進入ACA區域的栓子數量增加了一倍，這表明在從ICA取出裝置時，EmboTrap具有保護作用。
圖片來源：TRA of Neuro
在連續201例使用EmboTrap裝置治療的患者中，血管成功再通率為84.6% (TICI 2b/3)。這優于RCT數據，在5項大型RCT中，使用支架的總體再通率為71.1%。使用EmboTrap裝置的平均通血管次數為2.6次。31例患者在EmboTrap失敗后需要另一種補救裝置。
Tigertriever
Tigertriever(Rapid Medical, Yoqneam, Israel)是第三代支架。它是一個編織的開環裝置，有一個附加的中間絲連接到遠端絲，然后連接到一個可滑動的手柄中。支架在靶血管內打開后，可利用滑塊拉動中間絲，以提供徑向力并擴張支架達到貼壁效果。這一操作有可能提高血栓嵌合，增加首次再通的機會。標準版(Tigertriever)的凈長度為32mm(未擴張形式)，可擴張到直徑6mm。有兩個較短的版本，凈長度為23mm和20.5mm。
Tigertriever裝置的臨床數據有限。一項納入61例患者的研究顯示，75.4%的患者成功再通，其中37.7%的患者首次再通。作者在其中一部分患者中使用了重復的擴張-收縮技術。該隊列顯示82.6%的患者成功實現血管再通，其中47.8%的患者實現了首次血管再通。
3D血運重建裝置
3D血運重建裝置(Penumbra, Inc.， Alamedia, CA)是一種獨特的基于鎳鈦合金的二元裝置。該裝置是由管狀鎳鈦合金激光切割而成。這是一種開環支架，外展葉片設計用于貼壁，4個內腔設計用于腔內血栓嵌合（圖4）。該支架最好被歸類為聯合開環/閉環設計，同時包含兩種設計的一些元素。在末端的內腔添加顯影標記有助于可視化。外展葉片的設計目的是施加徑向力并將血栓與血管壁分離，而內腔的設計目的是增加血栓嵌合，以及減少血栓破裂和取栓過程中的遠端栓子。
圖片來源：TRA of Neuro
該裝置的臨床數據顯示出良好的前景。使用該裝置的最初多中心經驗表明，成功再通率為74%，首次再通率為36%。與該裝置相關的有癥狀顱內出血的發生率為4%。該裝置被設計為與抽吸導管聯合使用，因此本試驗包括了抽吸裝置。一項隨機試驗比較了3D血運重建裝置聯合抽吸與單純抽吸的使用情況，結果顯示3D血運重建裝置組的血運重建率為87.2% (TICI 2b/3)，而單純抽吸組為82.3%。與器械使用相關的癥狀性ICH發生率為3.1%。
討論
經過多次迭代，取栓支架的安全性和療效持續改善。此后出現了一種與支架取栓術競爭的技術：直接抽吸。這種技術被稱為ADAPT(A Direct Aspiration ?rst Pass Technique)，它依靠的是加固的大口徑導管，可以輸送到血栓處，然后可以直接抽吸血栓。一項早期研究報告，單獨使用ADAPT可使血管再通率達到78%。COMPASS試驗將ADAPT和支架取栓術作為大血管閉塞性卒中的首用技術進行了隨機分組，結果顯示兩種技術獲得良好結局的可能性相同。ADAPT組57%的患者實現了首次再通的血運重建，而支架組為51%。此外，支架組85%的患者使用了抽吸聯合支架取栓術。
因此，新的支架器械可能適用于與直接抽吸一起使用，也被稱為Solumbra技術。正如對3D血運重建裝置(3D revasarization Device)開展的隨機研究所示，加用第三代支架確實改善了血管造影結局。現有器械的成功為新型支架的開發設立了較高的門檻。新裝置的設計必須優先考慮向目標血管輸送的便捷性和及時性，以及提高首次再通率。
直接比較不同的第二代和第三代支架的體外和體內動物模型，有助于闡明支架設計方面如何有助于改善臨床表現，并為進一步發展提供方向。一項這樣的研究比較了常用的支架，包括Solitaire FR、Trevo、EmboTrap和3D Separator(舊版本)器械。通過兩次機械和兩次功能測試對器械進行比較。
使用的機械測試是“平板壓縮”和“拉起牽引”測試。這些測試表明，像Trevo(管狀支架)這樣的完整截面裝置不能直接與像Solitaire(片狀支架)這樣的不完整截面裝置進行比較。當支架從1.5mm移動到3.5mm時，大多數測試裝置的徑向壓力顯著降低。
該裝置的功能測試包括回收測試，即在迂曲的模擬血管中回收該裝置時，測試其前后血管貼壁性。Solitaire裝置顯示出一致的血管貼壁性，EmboTrap和3D Separator在急彎處顯顯示被拉長，一個測試中的Trevo裝置(3x20 mm)完全失去貼壁。使用不同大小的模擬紅色(結塊的紅細胞)和白色(基于纖維蛋白的)血栓進行血栓切除術試驗。所有測試裝置均顯示大的白色血栓無法被嵌合和發生位移，而中、小的白色血栓均有不同程度的嵌合和位移。紅血栓完全嵌合，但發生了明顯的碎裂，有可能發生遠端栓塞。
取栓裝置的未來發展趨勢將繼續以提高FPE率為目標，并遵循取栓適應證的發展趨勢和新前沿。其中最主要的是遠端或中端血管取栓。這將需要更小的直徑，可能是開環支架設計，圍繞MCA膝部，以及更迂曲和更小直徑的M2和M3段可以提供機械牽引力和徑向力。
這類研究的未來方向必須相互比較相似大小和分類的支架，還可能研究直接抽吸作為支架使用的輔助手段，以便更好地量化Solumbra技術的疊加效應。
大多數研究中的支架已經由供應商更新，因此用更新的證據來更新文獻也有價值。支架的動物比較研究對臨床醫生也有價值。先進的血管壁成像技術，包括基于同步輻射的相位對比CT，可以在支架使用后以無創的方式研究內皮損傷。
總結
本綜述試圖使用結構和設計元素對支架進行分類。介紹了每一代支架的代表性支架，以及支持其使用的臨床證據。關于支架的機械和功能特性的直接比較文獻很少。可以對支架進行進一步測試，以指導未來的支架設計并指導臨床裝置的選擇。雖然器械設計繼續以顯著的速度發展，但本綜述的目的是提供一個框架，以便從工程學角度理解這些器械的歷史演變，以及根據功能能力評估新器械的標準。
文章轉載來源：TRA of Neuro
Ahmed SU, Chen X, Peeling L, Kelly ME. Stentrievers?: An engineering review. Interventional Neuroradiology. 2023;29(2):125-133. doi:10.1177/15910199221081243
