医械技术未来走向分析

李孟

      1998年，美国食品和药品管理局（FDA）的仪器与放射保健中心（CDRH）曾发表题为《医疗仪器技术的未来趋势》的调研报告，报告预测了到2007年将有显著发展的医疗技术。报告将这些技术归纳为计算机相关技术、分子医学技术、家庭和自我保健、微创技术、器械与药物组合以及器械置换和辅助装置等六大类，并将其细分为21种技术，还列出36种有发展前景的具体产品，时至今日，医疗器械的实际发展基本与报告预测的内容相符合。  
      2005年美国专业期刊MDDI编辑部又撰文指出，有十大重要的医疗仪器技术正影响着病人诊治、临床实践、产品研制和医械工业，它们分别是：植入式涂层器械、颈动脉支架、心脏辅助装置、人工骨和皮肤移植物、人工矫形盘、基于核酸的IVD（体外诊断）装置、医用激光、医用成像技术、无线技术、计算机辅助外科。
      虽然这份报告是根据美国和其他发达国家的情况作出的，可能并不完全适用于我国，但其分析很有借鉴意义。因为，美国是现今世界上最大的医疗器械生产国和使用国，每年销往国外市场的医疗器械价值在40亿～50亿美元之间，其分析和预测在某种程度上代表了国际医疗器械产业界最前沿的观点和走向。而在近日颁布的《医药行业“十一五”发展指导意见》中，我国也明确提出医疗器械领域的发展目标是新增10～20种数字化、无创或微创的诊疗设备和医用材料进入产业化。这和美国专家对医疗器械未来走向的预测可谓不谋而合。
      植入式涂层器械：不仅用于心脏疾病
      自2003年以来，讨论医械工业的发展状况而不研究药物涂层支架是不可能的。对于病人、医生、医械公司和投资者来说，药物涂层支架带来的巨大利益在医械领域实属罕见。FDA批准上市的两种药物涂层支架——J&J公司的Cypher和Boston公司的Taxus，是最先投入市场的产品。业内人士预测，随着新一代产品的开发和涂层原理应用于其它技术，其巨大的影响在未来还将延续。
      冠状动脉粥样硬化性心脏疾病是导致人类死亡的重要原因之一，最早采用旁通外科手术对其进行治疗，随后采用经皮冠状动脉成形术（PTCA），但术后再狭窄率仍然较高；后又采用血管支架，与成形术相比，可降低约30%的术后再狭窄率，但由于支架多由金属制成，可引起炎症反应，且其对血管的长期牵拉会导致血管内膜的增生，引起血管再狭窄，因此支架内再狭窄仍然是个问题；现今，用抑制炎症反应和内膜增长的药物在血管支架涂层，可以抑制支架内再狭窄的发生。
      置入无涂层金属支架的病人有三分之一以上者会遭受动脉的再度阻塞。药物涂层支架的临床优点在于降低再狭窄率，还可减少由于支架挤压动脉而产生的炎症反应。由于施行同样的手术却可减少并发症，病人和医生都迅速接受了这种新器械。这一临床优势使得市场在极短的时间内发生了重大变化，销售无涂层金属支架的四五家公司被两家销售药物涂层支架的公司所取代，2003年入市的Cypher支架和2004年入市的Taxus支架立即占据了80%的市场份额。目前，美国病人所植入的支架，90%以上的都是药物涂层支架。预测到2006年年底美国市场药物涂层支架的收益将超过60亿美元。
      这类产品的研发离不开支架涂层材料的研究，通常把支架涂层材料分为有无机材料、高分子和胶元蛋白几类。
      无机材料涂层可减少金属支架和血液接触，提高支架的生物相容性。其研究已从类金刚石、半导体SiC发展到陶瓷材料。动物实验证实陶瓷具有良好的生物相容性，采用它作涂层的支架携带免疫抑制剂tacrolimus，能显著抑制兔动脉内膜增生。
      高分子涂层材料一般分为可生物降解型与不可降解型两类。可生物降解型聚合体作涂层，既可增加支架的生物相容性，又可作为药物载体，随着材料的降解，药物得以释放。但研究证实，多种可生物降解的聚合体在动物体内可引起炎症反应和内膜增生，因此目前采用该材料不是为了提高支架的血液相容性，而是因其可携带药物以降低再狭窄率。在不可降解型聚合体中，磷酸胆碱和聚氨酯是很被看好的两种。磷酸胆碱具有良好的血液相容性，并已被用作多种药物的缓释载体，用作支架涂层前景良好。聚氨酯在动物体内虽能引起炎症反应，但不引起内膜增生，因而也很受关注。
      采用聚对二甲苯即帕利灵作为涂层，或对药物涂层支架的发展将产生重要影响。对于医疗器械工业来说，帕利灵并不是一种新材料，而只是有了新用途——近30年来，帕利灵已广泛用于医疗仪器以消除与微孔生物相容性及生物流体腐蚀有关的各种问题。对于动脉支架来说，帕利灵用途多多：作粘接剂或连接层，帕利灵涂层用在金属支架和药物或药物载体聚合体之间；作药物释放控制剂，帕利灵则用在药物涂层支架上。表面携带免疫制剂Sirolimus的Cypher支架就是采用改性的帕利灵作为涂层的。
      支架涂层分为被动涂层和主动涂层两种。所谓被动涂层，就是将具有良好生物相容性的材料涂覆在支架表面，作为屏障，以减少支架的不良作用。主动涂层则是支架涂层携有药物，可直接抑制心内膜增生。根据药物与涂层材料的不同作用方式，主动涂层又分为化学偶联和吸附作用。化学偶联是指药物通过化学连接在涂层支架表面，吸附作用是指导涂层材料以海绵或方法将药物包裹在其内。
      通过调整支架的几何形状和合成材料，增加支架的弹性、降低其刚性，可减少其对血管壁的损伤，从根本上抑制内膜的增生；通过合成新的涂层携材料，增强支架的血液相容性、载药量以及效果，将再狭窄的发生率降至最低程序。这都是药物涂层支架研发方向。此外，支架涂层技术与转斟因技术相结合，也将会成为一种治疗再狭窄的有效方法。
      药物涂层支架技术的成功，将对医械工业产生巨大的影响。它标志着器械和药物组合装置将进入新的研发时期。由于器械和药物的组合技术，不仅是心脏病患者的福音，对其它病患者而言也是好消息。许多医械企业和制药企业将携手合作，开发的医械产品很多，如：
      ·神经刺激装置
      ·齿科植入物
      ·血管缝合器
      ·胸部植入物
      ·助听器
      ·前列腺治疗器械
      ·避孕阻塞器械
      ·起搏器和电刺激导线
      ·脊柱修补器械
      ·关节置换器件
      ·糖尿病治疗器械
      ·神经刺激装置
      总之，药物涂层支架技术造就了医械工业史上最重要的市场机遇之一。其成功，是由于它能有效地治疗疾病，同时避免患者因血管再狭窄接受手术，有助于减少医疗保健费用的支出。帕利灵在此过程中发挥了重要作用，随着新的具有良好生物相容性的改性帕利灵的研发和应用，这一技术将会扩展到其它医学应用中。
      颈动脉支架：预防卒中的一大进步
      如同心血管支架使冠状动脉病症的治疗发生了根本性变化一样，颈动脉支架可能彻底改变卒中美元预防的现状。2004年美国FDA批准上市的Guidant公司的Acculink颈支架装置和Accunet栓塞防护装置使得医生们有机会能做出验证。临床试验表明，较之传统的外科手术，Guidant装置能减少阻塞部位引发卒中美元的可能性。如果这些效果在临床实际应用中得到证实的话，便可能改变防止卒中美元的种种作法。理论上说，颈支架用于某些有卒中美元危险的病人可取代颈动脉内膜切除术。但在实际中，还需继续研究。
      颈动脉内膜切除术是一种高损伤的手术，在颈部做出切口后，从患者颈动脉取出斑块。而在支架手术中，是将支架植入腹股沟中的小切口内，随后再移至所定部位。因为有些病人做外科手术危险性太大，颈动脉支架就是针对这类病人而研制出来的。
      不过，这种微创方法是否能成为最佳的治疗方法，目前尚有不同意见。因为，颈动脉内膜切除术虽然损伤性高，但却是安全的、有效的、成功率达95%。有人认为，难以证实损伤较小的支架手术能否较其做得更好；也有人认为，颈动脉支架手术比冠状动脉支架手术更难施行——取下的斑块若进入脑部，可能会造成永久性的脑损伤；取下的斑块若进入心脏却很少造成永久性损伤。研究表明，当部分心脏丧失功能时，生活质量尚可维持，而当部分脑部不再有功能时，生活质量会受到严重的影响。因此，有助于防止斑块在手术进入脑部的远侧防护是个关键。
      颈动脉支架的设计和制造中的困难不同于冠状动脉支架。颈动脉更小，要在其中操纵支架更为困难，易于植入和释放性是研发者面临的主要挑战。须将分子依附在导管表面，使导管能滑动自如。导管采用摩擦力小的塑料材料制成，并采用亲水性涂层。
      虽然，人们对颈动脉支架技术还有疑问，但是这一技术的研发和应用从未停下脚步。在市场上，我们还可以见到另一产品——Neurolink（R）支架装置。由于脂肪沉淀积聚在颅内血管中（动脉粥样硬化疾病），有些病人会发颅内卒中美元，药物治疗这些病人无效果时，可用Neurolink（R）装置。2003年，FDA以人道主义仪器豁免方案批准了Guidant公司的这一产品。
      这种医疗仪器由神经连接支架和传送导管以及神经连接球囊扩展导管组成。神经连接支架和传送导管有一个可扩展的不锈钢支架，它能对血管提供结构支架，有助于打开血管，保持血液流通。
      传送导管通过循环系统将神经连接支架送入脑中的血管内。传送导管置放支架，并按规定的压力将支架扩展到一定的直径。妥善置好支架后，扩展导管便扩大受侵袭血管的内径。颅内血管（直径2.5mm～4.5mm）狭窄达到50%或以上者，便可使用此种装置。FDA之所以迅速批准这一装置，是因为它有助于维持血管适当的直径，使适量的血液流入脑部。但对肝素、不锈钢、麻醉剂、X线造影剂高度敏感的病人以及不能耐受缓慢消除血凝的药物的病人，不能使用此种装置。
      同类技术产品还有Neuroform（TM）微传送支架。2003年FDA同样以人道主义仪器豁免方案批准这种防止脑动脉瘤破裂的微传送支架。动脉中不正常变薄部分会产生动脉瘤，随着时间流逝，此变薄部分会伸展，在动脉壁中形成类似球囊的隆起物；如不治疗，变薄部分可能破裂出血。
      Neuroform由支架和传送系统组成。支架是一种管形小网眼物，可永久置于动脉瘤的开口处。传送系统实质是一根软导管，用于将支架传送到并置在放动脉瘤处。当置位支架扩展与动脉壁内部一致后，抽出传送导管。随后，通过支架网眼中的一个小孔置入另一根导管，并由此根导管将小金属线圈（称为栓子线圈）滑入动脉瘤中。此线圈可阻止血液流入动脉瘤中，防止动脉瘤破裂，而支架则使线圈不滑落出动脉瘤囊。有许多颈部颅内动脉瘤，在采用动脉瘤颈部放置金属夹无治疗效果后，可采用这种支架装置进行治疗。

中国医药报

biomed

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biomed

谢谢楼主分享，收藏