人工血管

人工血管

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摘要：

人工血管是利用高分子材料合成的血管代用物，并能替代身体中各种大小血管。本文着重从宏观和微观两个方面介绍了人工血管的分类、材料选取及各材料的优缺点。并进一步对人工血管的性能优劣，如弹性、通透性、生物兼容性等作了详细的分析。概括介绍了人工血管的发展方向，并综合各种方法详细的解析了人工血管在微尺度方向的发展（新材料、新方法）。

关键词：血管替代物、顺应性、生物兼容性、微尺度。

在医学领域当中，血管闭塞性疾病的发病率日益增多，如动脉硬化。人工血管替代许多严重狭窄或闭塞性血管，在临床上有着重要的应用价值。用人工合成血管作为血管替代品，特别是大口径人工血管在组织修复、血管重建手术中已经得到了广泛的应用。仅2002年全球就有几十万例血管移植手术，目前根本无法也不能提供如此多相同血管进行异体血管的移植。所以医用人工血管的研制和开发具有非常重要的现实意义[1]。目前，生物医学工程和生物材料学发展迅猛。在外科手术中，人工血管主要用于暂时性或永久性的取代患者缺损的动脉或者静脉，或作为动脉阻塞时的逆流通道，以及肾病患者进行血液透析时所需要的动静脉移植替代管。

20世纪初，人们开始研制人造血管。各国学者首先采用金属、玻璃、聚乙烯、硅橡胶等材料制成的管状物作为人工血管，进行大量的动物实验。但其在临床上得到广泛应用，因为容易在短期内并发腔内血栓。1952年Voorhees树立了一个血管替代品发展史上的一个里程碑，他首先研究将维纶制成人工血管，这种带有网孔的人工血管改变了以往人工血管管壁的无通透性。进来纤维材料和医学生物材料发展较好，人们相继研究出各种材料、加工方法生产的有孔隙的人工血管，用于动物实验和临床。目前应用比较广泛的人工血管有涤纶人造血管、真丝人造血管、膨体聚四氟乙烯人造血管和聚氨酯人工血管[2]。

我国在20世纪50年代末就开始研究真丝[3]及丝涤交织的人造血管[4]，之后有关血管研制的报道比较少。80年代至今，因血管疾病上升，人们对人造血管的研究有上升趋势。近几年来大家都希望对微创手术用血管国产化，也有不少科技人员致力于本项研究。但由于我国人造血管研究的基本水平较低，限制了血管组织工程的进一步发展，使得我国在这方面的研究水平远远低于国际水平，各种产品尚不能达到满意的临床效果。

生物血管：

生物血管可分为自体血管、同种异体血管和异种血管[5]。自体血管移植的优点很多，没有免疫排斥，弹性、通透性、生物兼容性都很好，是临床上非常好的血管替代物。但是由于其出自自体，非必要情况下自体血管很少切除，因此很难批量生产，不能满足实际需求。同种异体血管是取自于消毒后低温冷藏的尸体，移植后会出现不同程度的免疫排斥反应且易形成血栓，而且来源有限可能会传染疾病。异种血管是指取自动物体内的血管，经处理后移入人体，其来源丰富，但是由于移植后免疫排斥严重，血栓形成率高，因此临床上也很少使用。

人工血管：

人工血管是利用高分子材料合成的血管替代物，它来源丰富可以批量生产。但是生物兼容性差，容易形成血栓尤其是直径小于6mm的小血管移植的时候尤为严重。

人工血管的种类，材料选取，优缺点：

1、根据管径大小可分为：（1）18～24mm，主要应用于胸腔主动脉的人工血管置换术中。（2）16～20mm*8mmY型人工血管，主要应用于腹主动脉、双髂（股）动脉的人工血管转流术及升主动脉双颈（或双锁骨下）动脉的人工转流术。（3）6～8mm,可应用于四肢各处动脉及颈部动脉的人工转流术。（4）6～8mm锥心血管（一端8mm，另一端6mm，其间为逐渐递减过程），可用于肢体（特别是下肢）长度人工血管转流时改善两端自体血管口径不一而造成的吻合困难。以上四类目前在临床上应用比较广泛，技术也都成熟。（5）直径小于6mm,这种小口径的人造血管可以用于取代病人缺损的动静脉，或作为动脉阻塞时的分流通道，以及成为肾病患者进行血液透析时所需要的动静脉移植替代管。但是在临床上这类人造血管一直没有达到预期的效果，主要是因为易形成血栓并且新生内膜增厚，从而导致血管堵塞，造成移植失败。因此直径小于6mm的人工血管是近年来血管替代物中一个重要研究方向。

2根据材料可分为：（1）合成型，这类血管材料主要有聚对苯二甲酸酯（PET）、膨体聚四氟乙烯（ePTFE）、聚氨酯（PU）等通过化学方法合成的，具有较好的机械性，并且在大口径的人工血管方面已经取得了一定的成果，很多产品已经应用到临床上。但是由于高分子材料PET、ePTFE的生物兼容性和顺应性不够理想，在小口径人工血管上的效果较差，容易形成血栓使血管堵塞。因此近年来PU材料备受关注，主要是因为这种材料具备良好的顺应性和弹性，并且有良好的抗血栓性，而且与ePTFE血管的对比试验表明，PU血管在更短的时间内实现了内皮化，而且新生内膜厚度明显比ePTFE血管内膜薄[6]。（2）生物混合型，这类人工血管主要是在高分子材料外表面加上一层生物活性物质如白蛋白、胶原蛋白、明胶、纤维连接蛋白等以增强血管的生物兼容性，或者使用活性聚合物来构建人工血管支架，这样有利于细胞黏附生长，减少血栓形成。（3）组织工程型：这类人工血管主要是利用组织工程技术制备，且按照组织培养方式可分为内皮移植型、细胞组织工程型、内皮细胞和生物可降解支架组织工程型3类。血管移植型是在1978年，Herring等首先报道将离体内皮细胞培养增殖后种植于人工血管腔壁上,使其内皮化以减少血栓形成,提高通畅率[7]。Deutsch等报道内皮移植型ePFE人T血管的通畅率达68％[8]；而对于细胞组织工程型和内皮细胞和生物可降解支架组织工程型，它们更接近于天然血管，生物兼容性高，血栓形成率低。其方法是先获得和培养种子细胞，制备人工血管支架，然后将种子细胞移植到生物材料上，体外构建组织工程人工血管，最后植入到患者替体内。

人工血管性能优劣：

1.强度

人工血管作为自体血管的替代品，之所以能承受血流冲击而不发生破裂、变形的原因，就是应为人工血管具有良好的强度和抗机械疲劳性能。我们在构建人工血管时应当注意下面几个因为强度问题而容易导致血管变形甚至破裂的问题：血管膨胀，移植血管破裂，术后吻合口破裂。血管膨胀主要是因为我们所用的人工血管材料的结构疲劳；吻合口破裂是因为人工血管的材料力学问题，吻合缘张力过高，或者是缺乏良好的机械强度。人工血管的移植破裂情况较为少见，但有时也会因为手术钳或者高压消毒等原因导致人工血管的破裂。总体来说，大部分人工血管的破裂是由化学材料的稳定性降低而引起的，所以，理想的人工血管材料首先应当具有良好的强度、耐降解抗腐蚀性和抗机械疲劳能力。

2.顺应性

人体自身的的血管会随着血压的变化而变化，出现脉动，这能够稳定血流，保持血流的通