一种新型颈动脉支架系统的研发

20241222

本课题组成员在长期的CAS手术实践中，反复思考，设计了一款集球囊、支架、保护伞回收鞘管等多个器械功能于一身的新型颈动脉支架系统，申请了专利并已获批，专利号：ZL 202220441399.7。该新型颈动脉支架系统前端由三部分组成，其头端为一导管样结构（用于保护伞回收），中间部分为一球囊，近端为支架系统，自膨支架被包裹在鞘管内。导管、球囊以及支架共用同一个内腔，其近端有一引出孔，便于微导丝快速交换。头端导管的作用为回收保护伞，中间的球囊既可用于狭窄部位的预扩张，也可用于支架释放后残余狭窄的后扩张，球囊的内腔与近端相连，可通过与压力泵连接充盈与抽瘪球囊。近端支架包裹在鞘管内，可在狭窄部位精准释放。结构简图及剖面图见图1。 该新型颈动脉支架系统在实施过程中的操作流程如下（图2所示）：选择性造影以及狭窄部位的测量、工作角度选择等过程与常规CAS相同。治疗时，先将指引导管放置于颈动脉狭窄近端平直部，然后将保护伞通过狭窄部位放置于狭窄远端并释放。造影证实保护伞位置良好后，通过保护伞近端的微导丝快速交换本新型颈动脉支架系统。将该装置头端的导管通过狭窄部位，使中间的球囊位于狭窄部位，通过近端的压力泵充盈球囊，对狭窄部位进行预扩张，之后抽瘪球囊，将该装置上推使支架定位于狭窄部位并精准释放。若支架内残余狭窄仍较重，可将中间部位的球囊回撤至残余狭窄最重部位进行后扩张。之后上推整个装置，利用其远端的导管回收保护伞，也可以直接将保护伞下拉，收入导管内。最后经指引导管行颈总动脉和颅内血管造影，无异常发现后撤出指引导管及动脉鞘，缝合或加压包扎穿刺点，结束手术。 该新型颈动脉支架系统的优势在于：1）该颈动脉支架系统集保护伞回收鞘管，球囊以及支架三者功能于一身，一次进入血管，通过将该支架系统由近端向远端逐级推送，可逐步完成球囊扩张，支架释放以及保护伞回收等功能，简化了手术步骤，避免了多个器械进出血管对血管壁造成的损伤，大幅缩短手术时间，减少了X线透视，降低了不良反应。2）由于保护伞回收导管始终位于颈动脉支架的远端，随时可直接回收保护伞，降低了保护伞的回收难度，避免了以往保护伞回收导管与支架相干扰的窘境。3）由于“三位一体”，手术过程中减少了器械消耗量，节省了患者费用。4）本产品为我国自主研发，具备完全自主知识产权，研发成功批量生产后可大幅降低支架价格，减少对国外品牌的依赖，减少国家外汇支出，节省国内医保开支。

根据我国国家重大公共卫生服务项目---卒中高危因素人群筛查的结果（中国脑卒中防治报告2019），我国40岁以上人群中卒中高危人群检出率为19.84%。卒中高危人群中颈动脉重度狭窄患者占1.47%。这一部分患者需要积极干预进行颈动脉血管重建。因此我国潜在颈动脉重度狭窄患者数量：6.56亿（我国40岁以上人群）×19.84%×1.47%＝191万。 我国卒中中心统计数据显示，2019年国内共上报CAS 22986台，考虑漏报率40%，预估当年国内CAS例数约38310台。CEA为12770台（CAS的1/3）。因此，我国2019年颈动脉成形术年手术量约5.1万台（38310 CAS+12770 CEA）。我国颈动脉手术量呈逐年增长的趋势，过去15年来，颈动脉手术量自然增长率从15%逐年降低，至2016年稳定至6%，而取栓手术量增加带来颈动脉支架术的增加约13-20%。因此，预计颈动脉支架术总增长率在16.18%至8.05%，以市场评估后的平均增长速度10.26%计算，预计2030年CAS手术量将达 120705台。 目前国内临床所使用的CAS支架及球囊均为国外进口，支架每个约1.1-1.5万元，进口球囊约每个4000元。在每例CAS手术中，共使用1个支架及1-2个球囊（预扩张球囊及后扩张球囊），因此，每例患者所使用的国外进口球囊+支架的费用约为2万元。若2030年，所有颈动脉支架及球囊均为本课题所研发新产品代替，将每年为国家节省外汇开支：2万元/例*12万例=24亿元人民币。

本研究前期已通过与上海博畅医疗科技有限公司研发团队合作，根据专利说明，实现了支架系统的详细设计，并根据产品设计实现原材料、零部件的采购以及制造加工，制作出该款集保护伞回收鞘管，球囊以及支架三者功能于一身的新型颈动脉支架系统的原型样品。,本研究已于2022.9.获批专利，专利号：ZL 2022 2 0441399.7。第一代产品样机于2022.12.制作完成，前期的体外实验已验证该产品良好的8F指引导管的通过性，球囊扩张的顺应性，支架释放的稳定性及远端保护伞回收的准确性，证实了该产品设计的可行性。第二代产品样机于2023年5月制作完成，在第一代产品设计的基础上，改进了头端保护伞回收导管的材料，细化了导管、球囊、支架三种结构的尺寸，增加了产品的显影点，验证了球囊充盈及微导丝通过、支架释放等的良好性能。第三代产品于2023年12月完成，产品基本成型，在第二代产品的基础上改进了支架的设计（将直筒型支架改为锥形支架设计，支架的尺寸也进行了相应的修改，更符合人体颈动脉支架释放的要求），增加了尾端手柄的设计，使球囊充盈以及支架释放的过程更加丝滑。该第三代产品于2024年3月进行初步动物实验，通过对猪的颈动脉释放新型颈动脉支架，验证了该新型颈动脉支架良好的到位性，球囊充盈的顺应性，支架释放的稳定性以及保护伞回收的顺畅性。对猪的颈动脉标本解剖结果显示支架良好的贴壁性及径向支撑力。本研究随后将进一步扩大动物实验的数量，并在颈动脉狭窄动物模型中进行实验，进一步证实该支架系统在颈动脉狭窄中的有效性及持久性。

本研究所将获得的新型颈动脉支架系统可完全替代目前市场上的进口产品，该产品将对于进一步简化颈动脉支架操作流程，降低颈动脉支架手术并发症发生和减少我国颈动脉狭窄患者的医疗费用，提高社会劳动力保障具有积极意义。,目前，脑卒中是我国国民第一位的死亡原因及致残原因，严重影响了我国国民健康、劳动力保障并制约了社会经济发展。据统计，2019年我国新发卒中394万例，其中缺血性卒中287万例，总的卒中患者达到2876万例，卒中死亡人数为219万例，其中缺血性卒中103万例。卒中也是我国伤残调整生命年（disability-adjusted life years，DALYs）的首位原因，2019年卒中所致DALYs达到4590万，给我国社会保障及医疗卫生系统带来了巨大负担。颈动脉狭窄是缺血性脑卒中最常见的发病原因之一。根据我国国家重大公共卫生服务项目--卒中高危因素人群筛查的结果，我国40岁以上人群中卒中高危人群检出率为19.84%，卒中高危人群中颈动脉重度狭窄患者占1.47%，这一部分患者需要积极干预进行颈动脉血管重建。因此，我国目前潜在颈动脉重度狭窄患者数量约为：6.56亿（40岁以上人群）×19.84%×1.47%＝191万。近年来，随着材料的进步以及技术的推广，颈动脉支架成形术（carotid artery stenting，CAS）正在成为可能替代颈动脉内膜切除术（carotid endarterectomy，CEA）的一种微创、安全和有效的血流重建手段。2019年我国缺血性卒中的治疗中，CAS占比27.7%，仅次于颅内动脉取栓术的55.4%。2019年我国卒中中心统计数据预估我国颈动脉成形术年手术量约5.1万台。虽然我国潜在需要治疗的颈动脉狭窄人群数量巨大，但目前为止，我国国内所使用的五款颈动脉支架均为国外进口支架，尚无国内自主研发的产品正式进入临床使用。在颈动脉支架植入过程中，需要先将保护伞放置于狭窄部位的远端，然后引入预扩张球囊放置于狭窄部位进行扩张，随后撤出球囊，将支架放置于狭窄部位进行释放，再引入保护伞回收导管通过支架进入远端回收保护伞。在此过程中，需多个器械反复进入血管进行操作，时间较长，步骤繁琐，如能制造出一款集多种功能于一体的新型国产颈动脉支架，势必对缩短手术时间，节约手术成本，改善国民健康水平，减少外汇支出有重要意义。 本课题所研发的新型颈动脉支架系统有以下创新点：1）首次集球囊、支架以及保护伞回收鞘管等多功能于一体，较目前市场上的颈动脉支架有明显的技术改进，其一次进入血管，通过将该支架系统由近端向远端逐级推送，可逐步完成球囊扩张，支架释放以及保护伞回收等功能，简化了手术步骤，避免了多个器械进出血管对血管壁造成的损伤，大幅缩短手术时间，减少了X线透视损伤，降低了不良反应发生率；2）由于保护伞回收导管始终位于颈动脉支架的远端，随时可直接回收保护伞，降低了保护伞的回收难度，避免了以往保护伞回收鞘管与支架相干扰的窘境；3）由于“三位一体”，手术过程中减少了器械消耗量，节省了患者费用；4）本产品为我国自主研发，具备完全自主知识产权，研发成功批量生产后可大幅降低支架价格，减少对国外品牌的依赖，减少国家外汇支出，节省国内医保开支。