01引言
這篇綜述探討了支架取栓器的設計和工程方面的內容，以及各種支架取栓器的臨床證據。
02支架取栓器的功能要求和特征
功能要求
神經支架取栓器一般說的都是可通過微導管送入顱內大血管的自膨脹支架，作用于急性閉塞的情況。這類器械設計出來的作用主要是針對大血管閉塞的血栓，并將其從血液循環中移除，從而恢復顱內血流。鑒于支架取栓器功能的一般原則，其設計必須滿足以下功能要求：
1. 能夠通過微導管送入顱內大血管，具有適當的徑向力，以實現良好的血管壁貼附。
2. 具備與血栓材料接觸并整合的能力，考慮到血栓成分和密度的變化。
3. 具備保護和移除的能力，同時盡量減少血栓破碎和遠端栓塞的風險。
4. 高首次通過再通率（即在第一次部署時即可移除血栓并恢復血流的能力）。
5. 在部署和取回過程中盡量減少對血管壁的內腔損傷。
6. 在血栓未完全移除的情況下，能夠在目標血管或更遠端進行多次重新部署。
支架特征
支架取栓器的構造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。Stoeckel等人先前使用支架的五個特征來分類所有可用的醫療支架。這些特征包括使用的材料（Material）、原材料形式（Form）、制造方法（Fabrication）、幾何配置（Geometry）和支架附加物（Additions）。
材料（Material）
支架使用的材料取決于支架是自膨脹的還是需要球囊擴張的。自膨脹支架是理想的支架取栓器，因為它們不需要放置球囊（打球囊也影響時間），到位性也比球擴支架更好。這些材料需要低彈性模量（衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度）和高屈服應力（應力有微小的增加，而應變卻急劇增長的現象，稱為屈服，使材料發生屈服時的正應力就是材料的屈服應力），或者是高形狀記憶性能鎳鈦合金，鎳鈦合金是可以恢復高達10%的彈性變形。這些特性允許支架具有高彈性應變，大多數支架取栓器都是基于鎳鈦合金的自膨脹支架。
原材料形式（Form）
支架的原材料可以有幾種不同的形式。這些包括薄片（sheet）、管材（tubing）、線材（wire）和帶材（ribbon forms，扁線）。基于薄片的支架必須在形成圖案后卷成管狀配置。現有支架取栓器的原材料形式存在差異。
制造方法（Fabrication）
制造方法是指形成支架的機械過程，主要取決于使用的原材料形式。線材可以通過纏繞（coiling）、編織（braiding）或編織技術（knitting techniques）形成支架（這里面braiding是指將多股線條交織在一起形成辮子的過程，而knitting則是指使用針或機器將紗線編織成布料或服裝的過程）。激光切割作用于管狀金屬，也是最常用的機制。自膨脹支架可以在小尺寸或擴展條件下進行切割，切割后必須進行去毛刺和表面處理。另一種可能的技術是水射流切割，與激光切割相比，水射流切割的優點是不產生沿切割表面的熱影響區。大多數可用的支架取栓器采用激光切割制造方法。
（線材成型后在特定位置進行焊接可產生閉環鎳鈦支架 ）
幾何配置（Geometry）
支架的幾何配置對其基礎功能要求具有重要意義。支架的幾何配置有很高的變化度，每種設計都有其優點和缺點。Stoeckel等人將支架幾何分為5種不同的類別：線圈形（Coil）、螺旋盤繞（Helical spiral）、編織（Woven）、獨立環（Individual rings）和順序環（Sequential rings）設計。
線圈形（Coil）：螺旋設計非常靈活，但徑向強度有限，膨脹率也較低。
螺旋盤繞（Helical spiral）：螺旋盤繞支架類似于螺旋設計，因此共享螺旋支架的高靈活性和低徑向強度。可以添加縱向連接以增加徑向強度，但會犧牲部分靈活性。
編織（Woven）：編織設計由一根或多根線材組成，可以編織在一起。一些自膨脹支架會利用這種幾何設計。然而，縮短是這類支架的一個重要問題。
獨立環（Individual rings）：獨立環設計是Z形環，通常用于支撐其他移植物。它們不適合用作獨立血管支架。
順序環（Sequential rings）：順序環支架由一系列Z形支柱組成，這些支柱通過稱為橋或鉸鏈的連接。這些連接可以是常規的，即它們在整個圓周的每個拐點處發生，或者是周期性的，即它們在這些拐點的預定義子集處發生。存在頂點-頂點、頂點-谷點或谷點-谷點連接。
順序環構造又分為閉合或開放的幾何單元。在閉合單元設計中，結構的所有內部拐點都通過橋接元件連接。閉合單元設計在任何彎曲程度下都提供良好的支架和均勻的表面，但靈活性低于開放單元設計。開放單元設計的一些或所有內部拐點未連接。未連接的元件導致較高的結構靈活性，但以降低徑向強度為代價。
支架附加物（Additions）
支架結構上的附加元件在透視下可視化方面提供了幫助，例如顯影標記或涂層，或在功能方面提供了益處，如藥物涂層、可生物相容的涂層或親水涂層。由于鎳鈦合金是大多數支架取栓器的主要材料，他的透視下可視性差，因此在制造這些支架時經常使用顯影添加物（一般會用鉑金或者鉭金屬）。
（更大的鉭不透射線標記物）
（鉭不透射線標記物焊接在鎳鈦金屬上）
03現有支架取栓器的簡要回顧
本綜述旨在研究現有（和歷史上）的支架取栓器，根據上述系統對其進行分類，并回顧有關其臨床應用的可用證據。
第一代器械：線圈取栓器
MERCI取栓器：MERCI取栓器（Concentric Medical，Mountain View，CA）是第一個獲得美國FDA批準用于急性缺血性卒中再通治療的器械，于2004年8月獲得批準。該器械不是一種真正的支架取栓器，通常分類為線圈取栓器。該器械有兩個版本，X和L，其中X獲得批準用于機械取栓，而L僅獲批準用于異物移除。兩種器械有兩種尺寸。X器械由具有記憶形狀的鎳鈦合金絲組成，遠端尖端有五個螺旋環。器械位于送達導管內的直線配置中，但由于鎳鈦合金的構造，一旦在目標血管內解鞘，它能夠符合其記憶形狀。線圈設計表明該器械的徑向強度較低，這可能是再灌注率較低的原因。
（MERCI取栓器）
第二代器械：真正的支架取栓器
顱內自膨支架最初設計用于動脈瘤治療，作為彈簧圈栓塞的輔助工具。最初有幾個作者報道了這種支架的off-labal用途，主要用于永久性部署在動脈閉塞部位。一些早期結果顯示，二代與第一代支架相比，再通率更高。自膨支架使血管再通的機制是支架支柱的擴張將血栓捕獲并進行機械破壞。然后是化學或內源性溶栓，可能是由于支架部署后立即獲得的前向血流所致。（血液是最好的溶栓劑！）
Kelly等人首次報道了使用Enterprise支架（Codman，Raynham，MA）進行一個臨時血流再通的手術，該技術提供了立即的血流恢復，而無需永久性植入支架[2]。這項技術的另一個優點是可以在再血栓形成的情況下重新定位支架。
（半釋放Enterprise）
雖然這項初步技術并未直接嘗試取栓，但用支架來幫助閉塞血管暫時恢復血流成為了血管內卒中治療的新方法。后續也有其他為動脈瘤治療設計的自膨脹支架使用的案例，包括嘗試使用支架本身進行血栓切除。這推動了用于血栓切除手術的專用支架器械的發展。當其他取栓技術失敗時，使用可解脫支架作為補救措施仍然是一個可行的選擇。
（Solitaire支架）
Solitaire：Solitaire FR（血流恢復）支架取栓器（Covidien/Medtronic，Dublin, Ireland）是第一個專用的血栓切除支架。之前有一種Solitaire AB（動脈瘤輔助）器械，用于建立臨時通路和取栓。
當前器械是第四代Solitaire X。它是一種鎳鈦合金支架，由鎳鈦合金片激光切割并成型為重疊的參數設計。幾何配置為閉合單元設計，具有頂點-頂點連接（如下圖）。支架有3、4和6 mm直徑可用，3 mm直徑的支架長度為20 mm，4 mm直徑的支架長度為20和40 mm，6 mm支架的長度為20、24和40 mm。支架在近端和遠端以及支架長度上均勻間隔5-10 mm處均有鉑金標記，用于可視化支架的打開和血栓整合。
參數設計導致支架覆蓋重疊，增加了血栓接觸。支架施加的徑向力也取決于血管直徑。
動物研究顯示Solitaire FR器械在移除血栓方面取得了高度成功。在100%的病例中觀察到TICI 3血流恢復，并且在大多數病例中實現了立即血流恢復。
單中心經驗顯示，該器械在79%的前循環病例中實現了首次通過再通（TICI 2b/3），整體成功再通率為72.8%。另一項研究顯示，使用Solitaire器械的再通率為89%。初步研究中的并發癥率較低，腦內出血率為2%，蛛網膜下腔出血率為4-6%。
Trevo：Trevo（Stryker，MI）是一種由管狀鎳鈦合金片激光切割而成的鎳鈦合金支架。支架為閉合單元設計，具有頂點-頂點連接（如下圖）。為了提高熒光可視化，支架內編織了三條鉑/鎢絲。然后支架涂覆了透明質酸鈉親水混合物。這種附加物旨在減少器械部署期間的摩擦。目前可用的器械版本，Trevo XP ProVue Retriever，有三種可用尺寸：3×20 mm，4×20 mm，4×30 mm和6×25 mm。支架支柱的大部分具有內腔取向，設計用于增加血栓整合，而不是動脈瘤輔助支架的血管壁取向。
在一項動物研究中，Trevo器械顯示所有病例均成功再通，首次通過再通率為15/16例。存在內膜破裂，但沒有證據表明對中膜或外膜造成損傷。Trevo器械的早期人體經驗顯示，78.3%的患者達到了高水平的再通（TICI 2b/3）。癥狀性ICH的發生率為5%。
使用第二代器械進行血栓切除的證據：Solitaire FR和Trevo均進行了隨機試驗，比較它們與MERCI取栓器的效果。這些研究顯示，與MERCI取栓器相比，Solitaire和Trevo支架的血管造影結果和臨床結果顯著更好。這些研究共同證明了與第一代取栓器相比，取栓技術的顯著改進。在比較Solitaire FR或Trevo與MERCI器械的聯合試驗中，再通率分別為82%和62%。此外，ICH率為10%，而MERCI器械的ICH率為28%，顯示了第二代器械的安全性也有了顯著改善。
第二代支架取栓器參與了評估血栓切除術與藥物治療對大血管閉塞卒中效果的關鍵隨機對照試驗。共進行了五項隨機對照試驗：MR CLEAN、EXTEND-IA、ESCAPE、REVASCAT和SWIFT-PRIME，顯示與藥物治療相比，神經結果顯著改善，良好臨床結果（改良Rankin評分0-2）的絕對增加率在13.5%至31.4%之間。另一項研究顯示，良好臨床結果的改善率為12.1%。這些試驗中的血栓取栓術占據了重要位置。六項試驗中的四項僅使用支架取栓器作為干預組，另一項試驗中，干預組使用支架取栓器的比例分別為81.5%和86.1%。這些試驗的完全再通率分別為58.7%和72.4%，而僅使用支架取栓器的試驗的再通率為65.7%至88.0%。
這些試驗中支架取栓器的安全性得到了充分記錄。干預組的癥狀性ICH率在0%至7.7%之間，沒有一項試驗顯示與非手術組有差異。
DAWN試驗使用Trevo支架取栓器作為干預組，長達24小時，顯示治療患者的再通率為84%。試驗還顯示，良好臨床結果（mRS 0-2）的絕對差異為36%。干預組的癥狀性ICH風險為6%。
（DAWN試驗）
第三代器械：提高首次通過再通率和減少遠端栓塞。雖然第二代支架取栓器已成為急性卒中治療的主流，但仍有新器械不斷開發。這些器械旨在建立在現有支架取栓器的成功基礎上，通過提高首次通過再通率，減少血栓碎片的遠端栓塞，并通過降低并發癥率來改善器械的安全性。首次嘗試血栓切除術（TICI 3）后的完全再通被稱為首次通過效果（FPE），并已被證明是利用第二代器械進行機械血栓切除術后結果的重要預測指標[3]。
Embotrap revascularization device：EmboTrap（Cerenovus，CA）是一種由兩層鎳鈦合金激光切割制成的器械，內層為1.25 mm閉合單元支架，具有高徑向力，外層為5/6.5 mm開放單元結構，徑向力較低。外層結構在末端轉換為閉合單元設計，用于作為遠端保護區，捕獲機械血栓切除過程中產生的血栓碎片。近端和遠端添加了顯影標記用于可視化。最新版本的器械--EmboTrap III，有三種尺寸：5×22 mm，5×37 mm和6.5×45 mm。外層結構的大開口旨在接受血栓進入兩層之間的空間，而高徑向力的內層支架在閉塞部位創建一個流動通道，立即恢復血流。外層葉片旨在保持與血管壁的貼附，以在器械移除過程中保留捕獲的血栓，閉合設計的末端旨在捕獲血栓碎片。模擬中大腦中動脈機械血栓切除術期間的遠端栓塞量研究顯示，EmboTrap產生的超過1 mm的栓塞顯著少于Solitaire FR支架取栓器。
（The Embotrap III revascularization device in 5 × 22mm, 5 × 37mm, and 6.5 × 45mm sizes）
在使用EmboTrap器械治療的201例患者中，成功再通率（TICI 2b/3）為84.6%。這優于RCT數據中顯示的五項大型RCT中支架取栓器的總體再通率71.1%。EmboTrap器械的平均使用次數為2.6次。在31例中，EmboTrap失敗后需要另一種補救器械。
Tigertriever：Tigertriever（Rapid Medical，以色列）是一種第三代支架取栓器。它是一種編織的開放單元器械，中央有一條額外的線連接到末端線，這條線連接到手柄中的滑動機制。支架部署在目標血管后，可以使用滑塊拉動中央線，從而提供徑向力并擴展支架編織，貼附到血管壁。這一動作可能導致改善的血栓整合并增加首次通過再通的機會。標準版本（Tigertriever）的凈長度為32 mm（未擴展狀態），可擴展至6 mm直徑。還有兩個較短的版本，凈長度分別為23 mm和20.5 mm。
3D再血管化器械：3D再血管化器械（Penumbra公司，CA）是一種獨特的雙層鎳鈦合金器械。器械由管狀鎳鈦合金激光切割而成。它是一種開放單元支架，外層葉片設計用于貼附血管壁，內層有4個腔室，設計用于血栓內腔接觸。這種支架取栓器分類為結合開放/閉合單元設計，具有兩種設計元素。內腔末端添加顯影標記用于可視化。外層葉片設計用于施加徑向力并將血栓從血管壁分離，而內層腔室旨在增加血栓整合，同時減少在移除過程中血栓破碎和遠端栓塞。
器械的臨床數據顯示了其潛力。該器械的初步多中心經驗顯示，成功再通率為74%，首次通過再通率為36%。與器械相關的癥狀性ICH發生率為4%。器械設計用于與抽吸導管結合使用，因此這項試驗包括了抽吸器械。使用吸引和3D再血管化器械與單獨吸引相比的隨機試驗顯示，3D再血管化器械組的再通率為87.2%（TICI 2b/3），而單獨吸引組為82.3%。與器械使用相關的癥狀性ICH為3.1%。
04討論
通過多次迭代，支架取栓器的安全性和有效性持續提高。支架取栓術的競爭技術--直接吸引技術，也稱為ADAPT。該技術依賴于強化的寬孔導管，可以送達血栓近端，然后直接抽吸。早期研究報告使用ADAPT單獨的再通率為78%。COMPASS試驗隨機分配ADAPT和支架取栓術作為大血管閉塞卒中的首次使用技術，顯示使用任何一種技術都同樣可能獲得良好結果。首次通過再通在ADAPT組中為57%，而支架取栓組為51%。此外，支架取栓組中85%的患者結合使用了抽吸導管。
因此，新型支架取栓器器械與直接吸引結合使用可能是個不錯的方向，利用如Solumbra技術之類的。現有器械的成功為新支架取栓器開發設定了很高的標準--新器械設計必須優先考慮容易到位目標血管，并提高首次通過再通率。
直接體外和體內動物模型比較各種第二代和第三代支架取栓器可能有助于闡明支架設計中有助于改善臨床表現的方面，并為進一步開發提供方向。一項研究比較了常用支架，包括Solitaire FR、Trevo、EmboTrap和3D分離器（舊版本）支架。支架通過兩項機械和兩項功能測試進行比較。機械測試包括“平板壓縮”和“拉伸牽引”測試[4]。
這些測試表明，完整截面支架如Trevo（管狀支架）不能直接與不完整截面支架如Solitaire（片狀支架）進行比較。大多數測試支架在從1.5 mm移動到3.5 mm管時顯示徑向壓力顯著減少。
支架功能測試包括回拉測試，測試支架在模擬彎曲血管中一致的壁貼附情況。Solitaire顯示出一致的壁貼附，EmboTrap和3D分離器在急性角彎處顯示出延伸，一些測試的Trevo器械（3×20 mm）完全失去了與血管壁的接觸（支架過彎被壓縮）。
血栓切除試驗使用不同大小的紅色（聚集的紅細胞）和白色（基于纖維蛋白）的血栓進行測試。所有測試器械均顯示無法與大白色血栓接觸并移位，而中等和小型白色血栓則有不同程度的接觸和移位。紅色血栓完全接觸，但確實發生顯著碎裂，可能導致遠端栓塞。（所以近端的負壓、遠端閉合保護以及BGC的近端限流都是潛在能避免這類問題的方式）
未來的血栓切除器械開發趨勢將繼續致力于提高首次通過再通率，并跟隨血栓切除適應癥的演變趨勢和發展。其中一個潛在的方向主要是遠端或中等血管的血栓切除。這將需要更小直徑，可能開放單元設計的支架。這類支架能夠在更曲折、更小直徑的M2和M3段提供機械牽引和徑向力。（這兩年大家對MeVo取栓也是越發的關注，取栓支架的適應癥已經到1.5mm的血管了）
05結語
本綜述試圖使用構造和設計元素對支架取栓器進行分類，也對每代器械的代表性支架取栓器以及支持其使用的臨床證據均進行了介紹。以工程學的角度理解這些器械的歷史演變是個很有意思的方向，畢竟治療用的器械就是我們“手”的延伸，只有更好的了解我們這只“手”是怎么活動，才能更好的用它達到我們的目的不是嗎。
參考文獻：略
