研究背景:随着我国经济社会发展和人口的老龄化,急慢性主动脉疾病的发病率和患病率也在快速增长。主动脉夹层是主动脉疾病中的急危重症,其发病急骤,病情凶险,是血管外科研究的重点和难点。研究主动脉夹层的病理生理有重要意义,可以了解疾病的发生发展规律,指导治疗。管壁炎症对主动脉夹层发展和预后有重要影响,在腔内治疗术后的不良事件发生过程中起着重要作用。研究夹层管壁炎症的发生发展规律可以更深入了解夹层的病理生理及预后,而调控管壁炎症有望增加腔内治疗的安全性,减少术后并发症改善手术预后。研究目的:研究夹层患者主动脉管壁炎症变化的规律和不同治疗方案对炎症的影响,设计构建一种新型载药移植物,测试其性能,在构建的夹层动物模型体内验证其对主动脉壁炎症的调控作用。研究方法:1.临床研究:经伦理委员会批准及患者知情同意,纳入Stanford B型急性主动脉夹层患者,按照治疗方案不同分为1号组(腔内治疗组)、2号组(药物治疗组)、3号组(术后激素组)。入院后收集其临床信息,分别于治疗前(急性期,2-7天)以及治疗后(亚急性期,8-30天)检查,取得主动脉影像资料(CTA)评估夹层形态变化,取得分子影像资料(PET/CT)分析TBR组内时间变化规律及组间差异,监测血液指标(血常规、生化全套、CRP、IL-6、TNF-α等)比较组内变化及组间差异。通过联合分析临床信息、影像学资料及血液学资料研究不同治疗方法主动脉夹层管壁炎症的变化规律。2.器具研发:使用方程建模方法,设计适用于主动脉夹层的柔顺型覆膜支架主体;使用计算机模拟(有限元分析方法),结合体外力学测试,计算不同参数对支架径向压强的影响,从而筛选出最佳的支架主体构型;使用3D打印模具、热定型、覆膜热压成型制作新型覆膜支架;使用压力测试评估支架的透水及爆破性能,使用弯曲测试检测支架弯曲柔顺性能,使用电脑实验拉力机测试支架拉伸压缩性能、覆膜剥脱力、抗撕裂力,测试支架的相变温度,使用血管模型评估支架体外释放性能;使用同轴静电纺织技术(普通法和三明治法)制作不同载药量的支架覆膜,电镜扫描评估覆膜结构,液相色谱法测定载药覆膜药物释放。使用两因素方差分析法比较两种载药覆膜体外释放规律。3.动物实验:在符合伦理学条件下,40头动物随机分为4组:1号组(空白对照组)、2号组(夹层建模组),3号组(非载药TEVAR组),4号组(载药TEVAR组)。使用家猪行侧开胸改良双角缝合法建立Stanford B型主动脉夹层模型,于术前1天、术后3天、7天、14天分别取得主动脉影像资料(CTA)进行夹层形态学分析(夹层长度、真假腔直径比、裂口数目、内脏动脉受累情况等);取得分子影像资料(PET/CT),测量主动脉病变区TBR,按时间节点进行组内比较及组间比较,分析夹层管壁炎症时间变化规律和不同治疗的影响;取得血液指标(血常规、生化全套、CRP、IL-6、TNF-α)进行全身炎症分析;取得主动脉夹层病理标本进行常规染色(HE染色)寻找炎症细胞,进行CD68免疫组化寻找巨噬细胞,与PET/CT进行印证。通过联合分析影像学资料、血液学资料及病理资料,总结主动脉夹层管壁炎症的发展规律。结果:1.临床研究:本研究自2016年1月至2017年12月,共纳入我科收治的B型夹层患者49人,三组病例的年龄、性别比例、身高、体重、血压、心率及合并疾病包括高血压病、冠心病、COPD均无明显差异。三组患者的实验室检查资料比较:治疗前白细胞、中性粒细胞、血红蛋白、血小板、肌酐、D-二聚体、C-反应蛋白、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α均无差异,治疗后:白细胞和中性粒细胞3号组(术后激素组)比1号组(腔内治疗组)、2号组(药物治疗组)明显升高(14.32±1.06vs 5.78±1.06,P<0.0001;14.32±1.06vs 4.88±0.88,P<0.0001);血小板水平1号组(腔内治疗组)、3号组(术后激素组)较2号组(药物治疗组)明显降低(204±35.13vs249±30.85,P=0.0326;198±44.92 vs249±30.85,P=0.0064)D-二聚体1号组(腔内治疗组))和3号组(术后激素组)比2号组(药物治疗组)明显升高(10.0±1.31vs 4.2±1.84,P<0.0001;8.8±0.93 vs 4.2±1.84,P<0.0001);血红蛋白、肌酐水平术后三组无明显差异;C-反应蛋白、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α1号组(腔内治疗组)比2号组(药物治疗组)、3号组(术后激素组)明显升高,3号组(术后激素组)较2号组(药物治疗组)更低。三组患者的PET/CT影像资料(TBR)治疗前三组比较无明显差异(P=0.164),术后TBR三组比较有差异(P=0.009)。三组样本TBR组内前后比较,1号组(腔内治疗组)TBR术后(1.75±0.12)较治疗前(1.52±0.11)明显升高(P<0.05);2号组(药物治疗组)TBR(1.75±0.16vs1.6±0.14)变化不明显(P>0.05);3号组(术后激素组)术后TBR(1.42±0.1)较治疗前(1.67±0.17)明显降低(P<0.05)。三组样本术后TBR组间比较:1号组(腔内治疗组)术后TBR较2号组(药物治疗组)高(1.92±0.23VS1.59±0.05,P=0.019);3号组(术后激素组)术后TBR较2号组(药物治疗组)(1.30±0.05VS1.59±0.05,P=0.0352)低;1号组(腔内治疗组)术后TBR较3号组(术后激素组)高(1.92±0.23VS1.30±0.05,P<0.0001)。2.器具研发:有限元仿真分析方法所得到的支架径向支撑力与实物仪器测试结果有着很好的吻合性。分析发现,丝径与径向压强成正比,螺距对支架压强无影响,波头数、波幅与径向压强成反比。支架体外测试:覆膜透水、爆破性能合格,支架的弯曲系数在1.0-1.13,拉伸压缩系数在为0.42±0.03 N/mm,覆膜最大剥脱力为13.7±1.19N,覆膜抗撕裂力106±9.88 N,支架主体相变温度27.58±4.60℃,体外输送、释放、定位性能良好。同轴静电纺丝:10%PCL作为芯层时,泰勒锥及电纺丝的形成非常明显且稳定。同轴静电纺丝纤维的直径1.52±0.26 um。常规同轴电纺丝法使用0.01、0.05、0.1、0.5、1mg五个载药量梯度制造载药覆膜,使用液相色谱法测定药物体外释放,使用两因素ANOVA法分析载药量和时间对释放的影响发现:(1)载药量为0.05mg的覆膜其释放比例与其他载药量相比有明显差异(P<0.0001),其余载药量之间相比无差异;(2)释放第1、2天与其他时间有差异(P<0.0001),而4-14天释放比例无差异。“三明治”法同轴电纺丝法制造载药覆膜的体外释放,使用0.01、0.05、0.1、0.5、1mg五个载药量梯度制造覆膜,使用两因素ANOVA法分别分析载药量和时间对释放的影响发现:(1)载药量为1mg和0.5mg两种覆膜其释放比例随时间变化前后有明显差异;0.01、0.05、0.1mg载药量覆膜其释放比例在1-8天随时间变化前后有明显差异,而8-14天释放比例变化不再有明显差异;(2)各载药量样品释放第1-8天与其他时间有差异(P<0.0001),而8-14天各不同载药量释放比例无差异。“三明治”法和普通同轴电纺丝法制造载药覆膜的体外释放比较,前者控释效果好。3.动物实验:假手术及夹层建模成功率100%,夹层病变长度191.7±29.7mm,远端裂口位置数目4±0.8,内脏动脉的受累情况:左肾动脉受累50%,右肾动脉受累20%,腹腔干受累20%,肠系膜上受累30%,14天夹层假腔通畅率为83.3%。降主动脉病变区域TBR组间比较:术前四组无明显差别;术后3天1(空白对照组)、4号组(载药TEVAR组)无差别,其余均较高;术后7天1(空白对照组)、4号组(载药TEVAR组)无差别,其余均较高;术后14天1(空白对照组)、4号组(载药TEVAR组)无差别,2(夹层建模组)、3号组(非载药TEVAR组)无差别,2(夹层建模组)、3号组(非载药TEVAR组)较1(空白对照组)、4号组(载药TEVAR组)高。四组血液学资料:四组动物术前WBC、CRP、IL-6、TNF-α水平均无明显差异;术后WBC:术后第3天各组均无差异;第5天起:1号组(空白对照组)和4号组(载药TEVAR组)无差异;2号组(夹层建模组)和3号组(非载药TEVAR组)无差异;其他两两比较均有差异;术后CRP:1号组(空白对照组)和4号组(载药TEVAR组)无差异;其他两两比较均有差异;术后IL-6:1号组(空白对照组)和4号组(载药TEVAR组)无差异;其他两两比较均有差异;术后第14天1、2组和2、4组无差异,均降至接近术前水平;术后TNF-α:1号组(空白对照组)和4号组(载药TEVAR组)无差异;其他两两比较均有差异;术后第14天1、2组和2、4组无差异,均降至接近术前水平。病理切片观察到炎症细胞规律与PET/CT相符。结论:PET/CT分子影像可以精确、无创的检测主动脉夹层管壁炎症,结合血液学检查更有效评估夹层的病理生理特点。夹层急性期和亚急性期内存在管壁的炎症,腔内治疗能从解剖上修复夹层,诱导假腔血栓,同时会增强管壁炎症;术后经静脉全身应用糖皮质激素可以明显减轻术后全身和管壁局部的炎症。然静脉短期应用激素的效果尚待进一步研究。使用方程建模方法可以设计出适用于主动脉夹层的柔顺型覆膜支架主体,通过计算机模拟有限元分析方法,筛选出最佳的支架主体构型,结果得到了体外力学测试的验证;使用3D打印模具、热定型、覆膜热压成型制作出的新型柔顺型覆膜支架,其透水及爆破性能、弯曲柔顺性能、拉伸压缩性能、覆膜剥脱力、抗撕裂力以及体外释放性能良好;使用同轴静电纺织技术可以制作出控释的载甲强龙覆膜,其纺丝结构良好,三明治法同轴静电纺织制造的载药覆膜较普通同轴静电纺织法制造的载药覆膜有更好的控释性能。