Изучение характеристик артериального стента BY-S-Stent.
Мрочек А.Г., Минченя В.Т., Адзерихо И.Э., Герасевич В.А., Липкин Н.А.
БелМАПО, Белорусский национальный технический университет, г. Минск
(Материалы конференции 2002, том 1: 136-139)

Реферат. Целью исследования являлось комплексное изучение артериального стента в условиях in vitro и in vivo. Было показано, что проволока 316L и стенты на ее основе имеют более высокие характеристики биосовместимости, чем стенты из проволоки 03Х18Н9Т-ВИ. Полученные результаты позволяют рекомендовать BY-S-Stent для дальнейших клинических испытаний.

Ключевые слова: стент, проволока, адгезия, агрегация, тромбоциты
Abstract. The purpose of investigation was the complex study of arterial stent in vitro and in vivo conditions. It was shown, that a wire 316L and stents on it’s basis have higher characteristics of biocompatibiliti, than stents from a 03Х18Н9Т-ВИ wire. The received results allow to recommend the BY-S-Stent for further clinical tests.

Key words: stent, wire, adhesion, aggregation, platelets

Недостаточная эффективность медикаментозной терапии ИБС приводит к более широкому внедрению интервенционных и хирургических методов лечения в медицинскую практику. При проведении сравнительного анализа основных интервенционных методов установлено преимущество метода эндопротезирования, по сравнению с чрескожной баллонной ангиопластикой (PTCA). В то же время нерешены вопросы биосовместимости стентов, снижения тробогенности и ответной реакции сосудистой стенки.

Актуальными эти проблемы являются и для отечественной науки и практики, так как в Беларуси отсутствует производство артериальных стентов, нет обобщающих исследований по экспериментальному и клиническому стентированию.

За последнее время совместными усилиями группы разработчиков в Республике Беларусь создан, апробирован на экспериментальных животных и подвергнут первым клиническим испытаниям отечественный артериальный эндопротез – BY-S-Stent.

Цель исследования. Комплексное изучение артериального стента в условиях in vitro и in vivo. Исследование физико-механических свойств исходного материала, а также механических и биологических параметров разработанного стента.

Материалы и методы исследования. Основным объектом исследования был артериальный стент BY-S-Stent. Изучались также биомеханические свойства исходных материалов - проволок стали 03Х18Н9Т-ВИ (пр-во Россия) и 316L (пр-во Германия).

Определение удельной поверхности проволоки осуществляли на анализаторе удельной поверхности (Акусорб 2100Д, «Микромеритикс», США), методом низкотемпературной адсорбции газообразного азота при температуре ~ 76,50К.

Для изучения адгезивной способности проволоки была использована разработанная нами методика, основанная на определении количества тромбоцитов, задерживаемых в колонке с образцом проволоки при пропускании через нее со стандартной скоростью определенного объема крови [[iii]]. Индекс ретенции (адгезивности) Ir тромбоцитов вычисляли по формуле: Ir = (a-b)/a?100% , где: a — исходное количество тромбоцитов в крови; b — количество тромбоцитов в крови после пропускания через образец.

Испытания на раскрываемость стента проводили на баллонном катетере Bard производства C.R. Bard Ireland Limited. Баллонный катетер подключали к поршневому водяному насосу высокого давления с манометром. Давление в баллоне создавали плавно со скоростью ~10 бар/мин. Раскрытие стента записывали на видеокамеру Panasonic при увеличении х10 на палетке со шкалой деления 0,2 мм. Изменение диаметра стента определяли, как относительную величину: Dd=(do-dизм)/do?100%, где: do и dизм – соответственно исходный и измеренный в результате испытаний диаметры стента.

Влияние стента на гемостаз исследовали в динамике по изменению агрегационной функции тромбоцитов и коагуляционного статуса у животных. Запись агрегатограмм и постановка тестов коагулограммы проводили до начала эксперимента (исходное состояние), непосредственно после имплантации стента и далее через 2 суток, 2 недели, 3 недели, 1 месяц и 2 месяца.

Результаты исследования. При изучении поверхности проволоки 03Х18Н9Т-ВИ были отмечены борозды, образовавшиеся, по-видимому, в результате протягивания ее через фильеры. Ширина их достигает 5-10 мкм, глубина – до 3-5 мкм, также имелись задиры - чешуйки высотой 5-7 мкм. На поверхности проволоки 316L также отмечены следы волочения, однако существенно меньших размеров: ширина их не превышала 2-3 мкм, глубина ~ 1 мкм.

Более низкое качество волокна стали 03Х18Н9Т-ВИ, по сравнению с волокном стали 316L подтвердилось и по результатам замера удельной поверхности. Установлено, что удельная поверхность волокна стали 03Х18Н9Т-ВИ превышает аналогичный параметр волокна стали 316L более, чем в 1,6 раза. Данные по измерению индекса ретенции указаны в Таблице.

Таблица. Сравнительная характеристика биофизических параметров проволок 03Х18Н9Т-ВИ и 316L.

*-различия достоверны по сравнению с исходным состоянием (р<0,01, n=16)

** - по сравнению с характеристиками проволоки 03Х18Н9Т-ВИ (р<0,01, n=16)

Согласно разработанной методике были проведены исследования раскрываемости стентов. Визуально раскрытие стентов становилось заметным при давлении равном 4 бар. Как видно из графика P(DD), по достижении этой цифры увеличение диаметра стента некоторое время происходит без дальнейшего повышения давления в баллоне. Окончательное раскрытие стента из проволоки 03Х18Н9Т-ВИ осуществляется при давлении порядка 12 бар, а для стента из проволоки 316L – 8 бар.

Анализируя показатели агрегационной функции тромбоцитов, установлено, что за первые 30 с эксперимента скорость агрегации составила 10,9±2,9 %/мин, максимальная агрегационная активность - 15,2±2,1% и время агрегационной функции - 48±4,6 с. После имплантации стента существенных сдвигов в агрегатограмме не выявлено.

Через 2 суток после начала эксперимента установлено, что максимальная агрегационная активность тромбоцитов увеличилась в 2 раза и составила 30,1±2,5%, одновременно удлинилось время агрегации в 3,1 раза (151±10,2 с), р<0,01. Гиперагрегационная активность тромбоцитов сохранялась через 2, 3 недели, 1 и 2 месяца. Из анализа показателей коагуляционного звена гемостаза было установлено, что после имплантации стента достоверно было укорочено АПТВ (р<0,05) и повышен уровень ПДФ (р< 0,05). При последующих измерениях АПТВ сохранялось в пределах исходных величин до конца периода наблюдения. ПВ сохранялось на уровне исходных значений в течение всего опыта. В то же время выявлено достоверное укорочение (в 1,6 раза) ТВ через 2 суток после имплантации стента: исходное значение - 16,1±0,16, через 2 суток - 10,0±0,1с, (р< 0,01). Анализируя содержание фибриногена у экспериментальных животных установлено, что исходное его количество находилось в пределах 2,2±0,2 г/л и не изменилось сразу после имплантации стента. Однако, уже через 2 суток была выявлена гиперфибриногенемия: уровень фибриногена увеличился в 2,6 раза и составил 5,7±0,4 г/л, (р<0,05). Через 3 недели содержание фибриногена практически нормализовалось и сохранялось на этом уровне в дальнейшем.

Обсуждение результатов. Экспериментальные исследования исходного материала для изготовления стентов показали, что по биомеханическим характеристикам проволока стали 316L заметно превосходит проволоку стали 03Х18Н9Т-ВИ. Так, адгезивная способность проволоки стали 316L на 33% ниже, чем у проволоки стали 03Х18Н9Т-ВИ, что означает ее большую биосовместимость с клетками крови.
Динамика раскрытия разработанного стента выявила 3 основных участка: зону упругой деформации, обусловленную жесткостью исходной проволоки; зону (площадку) текучести, когда диаметр стента растет без увеличения давления в баллоне и зону релаксации или зона пластической деформации при которой происходит окончательное раскрытие артериального стента.

Адаптационный период агрегационной активности тромбоцитов экспериментальных животных после имплантации стента не заканчивается через 2 месяца, о чем свидетельствуют показатели агрегатограммы: скорость и степень агрегации, по сравнению с исходными величинами, сохраняются повышенными, а время агрегационной активности удлинено. Это диктует необходимость применения дезагрегационных средств после имплантации стента и увеличение периода наблюдения за функцией тромбоцитов более 2-х месяцев.

Выводы. Разработан простой, быстрый и хорошо воспроизводимый способ количественной оценки адгезии тромбоцитов к объектам из проволоки.

Проведенное исследование разработанного стента и анализ биомеханических свойств исходного материала, позволяют сделать вывод о достаточно высоких характеристиках изделия стали 316L. BY-S-Stent, произведенный на основе этой проволоки, можно рекомендовать для дальнейшего внедрения в клиническую практику.

ЛИТЕРАТУРА

1. De Jaegere P., van Domburg R.. Nathoe H. et al. Long-term clinical outcome after stent implantation in coronary arteries //Int. J.Cardiovasc.Int - 1999.-№1.- P 327-35.

2. Penn I.M., Ricci D.R,, Almond D.G. et al. Stenting results in increased early complications and fewer late reinterventions: Final clinical data from the Trial of Angioplasty and Stents in Canada (TASC-I)//Circulation.-1995.- Vol 92.(Suppl.1).-P. 475.

3. Герасевич В.А. Исследование адгезивной способности материала артериального стента // Первый российский съезд интервенционных кардиоангиологов: материалы съезда – Москва, 2002. – С. 101-102.