胸主动脉覆膜支架原位开窗技术的应用现状

Abstract

主动脉弓部病变血管内治疗因病变部位解剖复杂、毗邻重要分支而颇具挑战性。主动脉支架原位开窗技术作为处理此类复杂部位病变的一种超适应证方法，充分利用目前可获得的器械，在保留弓上分支血管的前提下，尽可能发挥胸主动脉血管内修复术的微创优势。原位开窗技术的特点是释放主体支架后，通过在支架壁上运用不同方法破膜，形成与分支血管对合的窗口，再通过窗口植入分支支架，维持隔绝区域分支血管的血流。该技术目前临床应用越来越广泛。本文就原位开窗技术的操作步骤以及临床应用进展作一综述。

血管内修复术已经成为治疗各种主动脉疾病的可靠选择 ^{[ 1- 2]} ，但针对主动脉弓部病变的血管内治疗仍颇有挑战性。主动脉弓部的解剖结构相对复杂，不仅有供应脑部及上肢的三大分支血管从主动脉弓发出，主动脉弓本身的三维形态也常有变异，而且动脉瘤、穿透性溃疡、主动脉夹层等主动脉疾病均可累及主动脉弓。随着血管内治疗技术的发展，临床上已开展各种处理分支动脉的技术，如“烟囱”技术 ^{[ 3- 4]} 、杂交手术 ^{[ 5- 6]} 、分支支架技术 ^{[ 7- 8]} 、原位开窗技术 ^{[ 9]} 、体外开窗技术 ^{[ 10]} 等，其各有优缺点，适用于不同临床表现的患者。

自McWilliams等 ^{[ 11]} 首次报道以来，原位开窗技术已逐渐应用于临床，其安全性及中-短期有效性均已得到验证。同时，原位开窗技术也逐步从保留左锁骨下动脉(left subclavical artery，LSA)的单开窗发展到同时保留左颈总动脉(left common carotid artery，LCCA)和LSA的双开窗，以及同时保留弓上三分支动脉的三开窗。本文对目前已报道的原位开窗技术的临床应用及相关体外试验的研究进展作一综述。

原位开窗技术是指通过各种方法对已释放在病变部位的主动脉覆膜支架进行适度“破坏”，形成针对被其覆盖的分支动脉的窗口，通过植入分支支架恢复分支动脉血流，这样既处理了主动脉病变，也不影响原有血流流向。原位开窗技术的主要步骤包括破膜、窗口扩张、分支支架植入，而对于原位三开窗行全主动脉弓腔内置换的患者还需行体外循环维持脑血流灌注。

目前的破膜方法主要有三类：针刺、激光、射频。通常将针刺开窗称为机械方法，而将激光和射频开窗归为物理方法。

2004年第一例原位开窗所用的破膜方法是机械方法，McWilliams等 ^{[ 11]} 用0.018英寸(1英寸= 2.54 cm)导丝末端在TX1支架上进行穿刺开窗。Eid-Lidt等 ^{[ 12]} 运用18G同轴穿刺针在覆盖LCCA和LSA的Zenith TX2支架上穿刺开窗，以维持LCCA血流。Sonesson等 ^{[ 13]} 首次运用20G穿刺针在Zenith TX2支架上同时行无名动脉和LCCA开窗，从而进行全主动脉弓置换。Manning等 ^{[ 14]} 对1例主动脉弓部动脉瘤患者使用预弯的22G穿刺针行LSA单开窗。Hongo等 ^{[ 15]} 使用30 cm的20G穿刺针于TAG支架上行无名动脉单开窗，并结合去分支技术转流其他弓上分支。

由于LSA从主动脉弓发出的角度通常较小且走行多迂曲、从肱动脉入路走行较长，这些解剖特点不利于穿刺针对支架进行穿刺。Shang等 ^{[ 16]} 使用21G气管活检针通过可调弯鞘的配合对成锐角的LSA进行穿刺开窗；Tan等 ^{[ 17]} 使用重返真腔导管(outback LTD)对LSA进行穿刺开窗。重返真腔导管为带有22G套管针的5F导管，可回缩的套管针位于导管末端侧面，头端为不透射线的LT标记，协助套管针定位，穿刺针在穿刺破膜时可以从导管侧面伸出，以近90°进行穿刺。

目前临床上开窗入路均为经肱动脉的逆行性开窗。与顺行性针刺开窗相比，逆行性针刺开窗更易受支架不稳定性的影响，穿刺角度过小时容易造成支架移位、支架难以穿透等。Hongo等 ^{[ 18]} 运用了一种“八爪鱼”技术，其将主动脉支架释放于从分支动脉预置的环状导丝内，通过收紧环状导丝稳定主动脉支架。

2009年Murphy等 ^{[ 19]} 首次报道1例使用2.3 mm Turbo Elite激光导管进行LSA开窗的病例，激光导管放置于7F鞘内，既可提供支撑力又可避免邻近血管壁的热损伤。随后，Redlinger等 ^{[ 20]} 报道了2.0~2.5 mm Turbo Elite激光导管行LSA开窗22例；Qin等 ^{[ 21]} 报道了24例采用810 nm激光导管进行激光开窗，其中三开窗2例，LCCA+LSA双开窗6例，LSA开窗16例，均获得较好的短期效果。2015年Tse等 ^{[ 22]} 首次运用0.035英寸PowerWire射频导丝实现LSA开窗。

不同开窗方式均有利弊，通常认为激光和射频在长距离入路，以及对弯曲、成角的血管开窗(如经肱动脉入路行LSA开窗)较针刺开窗有优势。但因射频和激光存在热效应，在烧灼过程中可能掉落覆膜材料或者产生血凝块，具有潜在的栓塞风险。目前，学者们通过体内外实验试图证实相关开窗方式的特点及安全性能。Riga等 ^{[ 23]} 研究表明，穿刺针以垂直的进针方式穿刺破膜时所得到的窗口形态质量最高。Sonesson等 ^{[ 24]} 进行了激光开窗的动物实验，通过观察开窗分支血管远端的滤网装置证实原位激光开窗后无血栓形成。但是不足的是，由于该动物模型不能耐受主动脉弓部的操作，支架植入和开窗操作只能在髂动脉分支处模拟。Eadie等 ^{[ 25]} 针对射频开窗进行的一项体外试验表明，不同品牌的支架需要探索相应的能量设置，以免低能量烧灼不透造成开窗失败，或者高能量对主动脉壁造成额外损伤。随着原位开窗技术的广泛应用，需要更多的体内和体外试验来证实各种开窗方式的特性，以明确对于不同血管解剖特点、不同支架材料的适用情况，以及可能出现的并发症等。

破膜完成后需对原始窗口进行扩张，以便于分支支架植入。对于针刺破膜，多采用穿刺完成后跟进导丝，再选用相应尺寸的非顺应性球囊或切割球囊进一步扩张穿刺孔，各个中心选用的器材和操作细节稍有不同。

McWilliams等 ^{[ 11]} 通过导丝置入一种有切割组件的穿刺针，在窗口处进行旋转研磨以扩大原始窗口，随后依次使用3.5 mm和7.0 mm切割球囊以进一步扩张窗口；Eid-Lidt等 ^{[ 12]} 在完成破膜后，将穿刺针往管腔内再输送约10 mm，再置入0.035英寸硬导丝，然后进一步用直径为5 mm、长度为20 mm的Powerflex非顺应性球囊扩张穿刺孔；Hongo等 ^{[ 15]} 在破膜后送入0.018英寸导丝，用扩张器和4 mm非顺应性球囊进行首次扩张，随后用12 mm非顺应性球囊充分扩张。Murphy等 ^{[ 19]} 和Redlinger等 ^{[ 20]} 均在完成激光破膜后直接使用6 mm非顺应性球囊扩张。

体外实验可以直观地了解不同扩张方式对窗口的影响。Riga等 ^{[ 23]} 在不同材料支架针刺开窗后分别使用非顺应性球囊和切割球囊扩张发现，切割球囊会在覆膜材料上产生更大的撕裂，在所有不同类型材料支架上的开窗质量均不如非顺应性球囊。Lin等 ^{[ 26]} 通过扫描电镜观察分别使用非顺应性球囊和切割球囊扩张后的支架窗口形态，发现使用切割球囊扩张能获得更圆、更大面积的窗口，但对窗口周围支架结构产生的破坏更大，同时也会产生更多覆膜材料的碎片。

无论是直接使用非顺应性球囊扩张，还是先使用非顺应性球囊扩张再运用切割球囊扩张，或是直接使用切割球囊扩张，从文献资料提示均能获得满意的扩张效果，但是多数中心倾向于使用不同大小的球囊(不论是使用非顺应性球囊还是切割球囊)依次扩张，以防止支架材料过大。

在窗口扩张完成后一般会植入球扩式覆膜支架来稳定窗口从而保持血流通畅，如Tse等 ^{[ 22]} 在LSA和LCCA上使用Advanta Ⅴ12支架、Manning等 ^{[ 14]} 使用iCast支架、Shang等 ^{[ 16]} 使用Viabahn支架来维持分支动脉血流通畅。

对于分支血管(如无名动脉)直径过大的患者，Katada等 ^{[ 27]} 和Hongo等 ^{[ 15]} 分别植入Excluder支架的一支“裤腿”支架作为分支支架，短期随访结果显示隔绝作用良好，无内漏、支架狭窄、塌陷等并发症。Shang等 ^{[ 16]} 报道对无名动脉直径过大的患者植入金属裸支架，短期随访结果并未出现内漏、支架狭窄、塌陷等并发症。因各个支架的长度不同，上述几款支架植入时伸入管腔内部分的长度不等(3 mm、5 mm、1 cm、2 cm)，大致为分支支架长度的1/4到1/3。由于分支支架导致的并发症不多见，分支支架置入管腔内的长度相关研究较少。

原位开窗技术行全主动脉弓腔内置换时，由于需暂时覆盖弓上分支血管，为避免脑缺血性损害，必须使用心肺外旁路来维持脑血流灌注。

2016年Katada等 ^{[ 27]} 首次报道全主动脉弓腔内置换7例，其方法是：主动脉支架释放前，通过股静脉插管从右心房收集血流，在体外循环机加氧加压后，经由右腋动脉和左肱动脉通路逆行性灌注，灌注压力为100~150 mmHg，血液温度维持在34 ℃。Shang等 ^{[ 16]} 采用维持脑血流灌注的方法与上述相比更加简化，经体外循环机加氧加压后的血流只经右腋动脉进行逆灌，血液温度保持在更低的32 ℃，同时使用冰帽降低脑代谢。

单侧脑血流灌注与双侧脑血流灌注在患者术后死亡率和神经系统并发症方面并无差异 ^{[ 28]} 。因此，主动脉支架释放后尽快完成LCCA开窗是降低脑缺血事件发生的关键。Shang等 ^{[ 16]} 于主动脉支架释放100.4(87~118)s后完成LCCA开窗，围手术期内均无脑缺血事件发生。

原位开窗技术是对现有器材的超适应证使用，不论是针刺、激光还是射频开窗，对支架完整性的破坏是显而易见的，特别是行全主动脉弓腔内置换时，三个窗口的距离非常近，其对支架稳定性的影响以及中长期的临床结果目前难以评估。

从原位开窗的即时效果来看，原位开窗较单纯胸主动脉血管内修复术(thoracic endovascular aortic repair，TEVAR)相关并发症的发生率并未提高。Tse等 ^{[ 22]} 在拟行LCCA开窗的病例中，由于主体支架释放不理想无意覆盖了无名动脉，通过放置“烟囱”支架进行了补救。Shang等 ^{[ 16]} 报道的10例针刺三开窗患者中，其中1例在回收鞘时不慎造成左髂总动脉破裂。Katada等 ^{[ 27]} 报道的7例三开窗患者中，有2例发生脑梗死，其中1例是因为LCCA开窗操作时间过长，而另1例发生于行LSA-LCCA转流的患者，可能是由于这种额外操作增加了体外循环的时间；Redlinger等 ^{[ 20]} 报道的22例LSA激光开窗患者中，2例发生左侧肱动脉入路并发症，进行了左侧肱动脉探查和修补，1例因术前存在主动脉支气管瘘而反复咯血，最后因肺炎死亡。术中可能发生的其他并发症有动脉壁的灼伤(激光和射频开窗)、覆膜材料掉落造成远端栓塞以及内漏等，但并未见于相关临床报道。

Canaud等 ^{[ 29]} 在新鲜尸体主动脉弓上进行的三开窗体外实验也证实了原位开窗即时效果的可靠性，分支支架既能保持通畅、主体支架在开窗过程中也保持了形态的完整性。Jayet等 ^{[ 30]} 在一项针对多种支架开窗的体外实验中发现，开窗后支架的抗拉强度均有所下降，漏水率有所增加，疲劳试验后的窗口形态也有改变，证明了开窗操作对支架的损伤。因此，需要更长时间的临床随访来进一步证实原位开窗技术的长期效果。Kasprzak等 ^{[ 31]} 采用无名动脉和LCCA双开窗技术应用于1例左颈总动脉至左锁骨下动脉转流病例，5年随访期间并未见内漏、支架塌陷及撕裂发生，分支支架也保持通畅，但近端降主动脉有扩张，通过放置降主动脉远端的支架进行相应处理。

原位开窗的技术难点主要在于破膜。行原位开窗时，主动脉支架会阻断脑血流供应(特别是原位三开窗，将完全阻断弓上分支的血流)，如果不能顺利进行破膜将大大增加脑梗死的发生率。另外，原位开窗破膜后需进一步用球囊扩张窗口，不同的覆膜材料反应不同，但窗口形态上容易出现短毛刺边或编织纹路方向的撕裂。体外开窗技术是另一种开窗技术，需要术前精确测量及术者丰富的临床经验，从而将支架窗口精准定位在目标血管开口上，缩短术中脑部缺血时间，可以减少脑梗死的发生。同时，其窗口形态可以在直视下被修整得更加规整，并且可以对窗口进行加固处理，优于原位开窗时球囊扩张窗口后窗口撕裂的不确定性。

在手术时间方面，Shang等 ^{[ 16]} 报道的原位三开窗平均手术时间为477.3(360~746)min；Katada等 ^{[ 27]} 报道的原位三开窗平均手术时间为(371±125)min；Redlinger等 ^{[ 20]} 报道的LSA原位单开窗平均手术时间为(154±65)min；Qin等 ^{[ 21]} 报道的原位LSA开窗16例、原位LSA和LCCA双开窗6例、原位无名动脉、LCCA和LSA三开窗2例的总体平均手术时间为(135±15)min。Yokoi等 ^{[ 10]} 报道的383例日本多中心体外开窗的大样本研究(其中363例为体外无名动脉和LCCA双开窗+LSA覆盖不重建)中，平均手术时间为(161±76)min；孟庆友等 ^{[ 32]} 报道的体外单开窗22例、体外双开窗3例的手术时间为30~180 min。因此，两种开窗方式在单支和双支血管重建时间上没有大的差异，原位三开窗的手术时间与不同中心的开窗方式以及操作熟练程度等相关。

原位开窗技术的并发症主要包括入路损伤、脑梗死等。而在体外开窗中，Yokoi等 ^{[ 10]} 报道其30 d死亡率为1.6%，致死原因包括多发栓塞、致死性脑卒中、升主动脉夹层、呼吸衰竭、瘤体破裂等；脑血管事件发生率为1.8%；永久性截瘫发生率为0.8%；术后新发升主动脉夹层发生率为0.8%，支架塌陷发生率为0.3%。Kurimoto等 ^{[ 33]} 报道的体外开窗行全弓置换的37例患者中，Ⅰa型内漏的发生率为32.4%，脑梗死发生率为5.4%。由此可见，体外开窗Ⅰ型内漏发生率明显高于原位开窗，可能因为近端瘤颈较短的病例对术前测量和术中释放的操作要求更高，也有可能因为原位开窗目前报道的病例数不多且所选病例病变情况较为稳定的缘故。

综上所述，原位开窗技术保留弓上分支动脉仍处在探索与发展阶段，随着更多血管外科中心相关研究的开展，更大宗的临床数据和长期随访结果将涌现，以进一步证实原位开窗技术的长期安全性。这也将吸引交叉学科的加入来共同改进开窗器具和支架材料，明确不同开窗器材对个体解剖差异的适应性，开发出更适合主动脉弓部开窗的支架材料及结构，进一步完善和促进原位开窗技术在临床上的应用。

Funding Statement

国家自然科学基金（81700420）；浙江省自然科学基金（LY16H020004）