醫(yī)學(xué)課件人工器官之人工血管

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在人體約10萬公里長的血管里日夜不停地循環(huán)著約5L的血液，以氧合的方式將這些血液分配到身體的每一個(gè)細(xì)胞，并帶走廢物。因此心血管系統(tǒng)是人體的“生命線”。正是系統(tǒng)的疾病成為我國和發(fā)達(dá)國家首要的死亡原因。它占我國死亡總?cè)藬?shù)的1/4.據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年新生1200—1500萬的嬰兒中患先天性心血管疾病的達(dá)6%--10%。在美國約4000萬人某種形式的心血管疾病，動(dòng)脈粥硬化是美國死亡人數(shù)的一半。心血管疾病--人類的頭號殺手

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2定義發(fā)展分類應(yīng)用發(fā)展前沿人工血管

3定義：人工血管是以尼龍、滌綸、聚四氟乙稀（PTFE）聚氨酯等合成材料人工制造的血管代用品，適用于全身各處的血管轉(zhuǎn)流術(shù)。與之相關(guān)的科學(xué)：生物學(xué)力學(xué)醫(yī)學(xué)什么是人工血管？？？

4人工血管的發(fā)展概況

519世紀(jì)末的探索Nitze（1897）象牙制作的小管Payr（1900）Carrel（1907）鎂和鋁等金屬管（血栓栓塞和出血失敗）1）傳統(tǒng)人工血管

6天然材料：人們將同種和異種動(dòng)物的動(dòng)脈用格林試劑、福爾馬林、酒精或冷凍、冷凍干燥保存，再移植的研究；（木本誠二用酒精保存的羊和牛的主動(dòng)脈置換人的主動(dòng)脈是患者活了8年之久）人工材料：高分子的發(fā)展，合成纖維人工血管（尼龍、滌綸、聚四氟乙?。≒TFE），臨床上比較理想的是滌綸和聚四氟乙烯－1940s，維尼龍用于血管修復(fù)－1958年，滌綸用于動(dòng)脈修復(fù)各種新型人工血管材料20世紀(jì)初的新思想

71、碳涂層血管2、蛋白或明膠涂層血管3、袖狀血管新型人工血管材料

8隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展，目前，在外科手術(shù)中，人工血管主要用于暫時(shí)性和永久性的取代患者缺損的動(dòng)脈或靜脈，或作為動(dòng)脈阻塞時(shí)的分流通道，以及腎病患者進(jìn)行血液透析時(shí)所需的動(dòng)靜脈移植替代管，特別是大口徑人工血管在組織修復(fù)、血管重建手術(shù)中已取得了廣泛的應(yīng)用。但是內(nèi)徑<6mm的人工血管替代人體小動(dòng)脈或靜脈一直未獲得滿意的效果。其主要原因是由于血栓形成及新生內(nèi)膜增厚、血流阻力較大使人工血管阻塞。因此人工血管植入后防止其管徑狹窄、小口徑人工血管內(nèi)皮化地研究已經(jīng)成為人工血管研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

9人工血管的材料的設(shè)計(jì)

10優(yōu)良的的人工血管設(shè)計(jì)必須仔細(xì)考慮血管構(gòu)造和流變學(xué)性質(zhì)。作為人工血管材料，除滿足一般醫(yī)用高分子所必須的條件之外，還應(yīng)具備以下條件：人工血管的材料設(shè)計(jì)

11在體內(nèi)不變形，沒有異物反應(yīng)，在體內(nèi)不老化；富有粘彈性，與人體血管盡可能近似；具備對血液流動(dòng)有利狀態(tài)具有適當(dāng)?shù)木W(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，便于集體組織的長入而組織化；優(yōu)良的抗凝血性能，無毒性、無抗原性，不致癌；生物相容性

12有耐疲勞性容易加工成型易于縫合，不會(huì)綻開材料易于獲得，易于消毒，價(jià)格低廉工程效應(yīng)

13從血流動(dòng)力學(xué)方面考慮：血管是可變型的，血液流動(dòng)和管壁相互耦合，血管有兩種受力狀態(tài)：周向收拉和周向受壓。血管的力學(xué)性質(zhì)對血流和脈波傳播產(chǎn)生顯著的影響。同時(shí)管壁具有通透性，與物質(zhì)交換有關(guān)。血管的多級分支和尺寸變化：當(dāng)血管內(nèi)徑小于1mm時(shí)不能，血液看成連續(xù)介質(zhì)。人工血管的材料

14人工血管的多孔性人工血管的皺紋人工血管材料

15從生物學(xué)和醫(yī)學(xué)方面考慮：在人體內(nèi)植入人工臟器時(shí)，血流與異物接觸很可能出現(xiàn)溶血、凝血、蛋白質(zhì)變性問題凝血：血小板破裂觸發(fā)的（由于流體力學(xué)和表面因素所促成的）溶血：溶血釋放的血紅素，在一定濃度下有毒性。（湍流、材料表面粗糙度有關(guān)）由于蛋白質(zhì)吸附于材料表面而引起的問題：由局部的高切應(yīng)力和表面因素引起。當(dāng)一種有弱鍵結(jié)合的蛋白質(zhì)被扭曲而變形時(shí)，就出現(xiàn)了變性，不能再重新建立原來的組態(tài)。人工血管材料

16血液凝固機(jī)理(1)血液凝固存在兩種不同的方式內(nèi)源性途徑和外源性途徑當(dāng)機(jī)體組織受損而釋放組織因子時(shí)血液凝固按照外源性途徑進(jìn)行當(dāng)血管內(nèi)膜受損或血液接觸異物時(shí)血液凝固按照內(nèi)源性途徑進(jìn)行人工血管植入后對人體的影響

17因此，生物材料植入后引起的凝血按內(nèi)源性途徑進(jìn)行，其凝血反應(yīng)的基本過程如下：

18a.接觸活化內(nèi)源性凝血的觸發(fā)，是從因子XII激活開始的。因子XIIa可以將激肽釋放酶原激活為激肽釋放酶，其反過來也可以激活因子XII，從而產(chǎn)生大量的因子XIIa，因子XIIa可以將因子XI激活為因子XIa并對其進(jìn)行肽鍵裂解血液凝固機(jī)理

19b.磷脂膠粒反應(yīng)在因子XIa生成以后，在聚集的血小板磷脂膠粒表面上發(fā)生了一系列反應(yīng)，直至凝血酶的生成。其間大量的因子IX、VIII、X、V集中于磷脂膠粒表面，大大加快了反應(yīng)速度．此階段的反應(yīng)可分為三步：i．因子IX的激活ii．因子X的激活iii．凝血酶原的激活血液凝固機(jī)理

20c.凝膠生成生成的凝血酶脫離磷脂膠粒，由許多不溶性血纖維蛋白多聚體所形成的血纖維蛋白細(xì)絲交織成網(wǎng)，包羅紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板和血漿等血液有形成份，便形成了血栓血液凝固機(jī)理

21新型人工血管材料：1、碳涂層血管2、蛋白或明膠涂層血管3、袖狀血管人工血管的材料

22可以顯著提高血管通透性。均勻鑲嵌于血管內(nèi)壁的碳原子與血管壁有機(jī)的結(jié)合成一體，具有良好的生物相容性，與組織無反應(yīng)。碳涂層微弱的負(fù)電荷排斥血小板在管壁的沉積，有效減少血栓形成機(jī)會(huì)；碳涂層不利于平滑肌細(xì)胞生長和播散，減少間質(zhì)增生，可以顯著顯著提高血管開通率。

23蛋白或明膠涂層血管由于一般合成人工血管的生物相容性尚未達(dá)到理想狀態(tài)，所以可以在這些高分子材料表面接上一層生物材料，以進(jìn)一步提高其生物相容性，這就是生物混合型人工血管。一般所接的人工涂層包括以下幾種：白蛋白，可提高人工血管的抗凝性能；纖維連接蛋白，可促進(jìn)內(nèi)膜形成，進(jìn)而抑制凝血的發(fā)生；膠原蛋白，能促進(jìn)內(nèi)膜形成，防止凝血發(fā)生，還能提高人工血管的順應(yīng)性；明膠，有促進(jìn)細(xì)胞黏附和生長的功能，從而在植入后能誘導(dǎo)內(nèi)膜形成，防止凝血。

24特別的袖狀由電腦三維立體模型設(shè)計(jì)，優(yōu)化流出道血流動(dòng)力學(xué)，減少吻合口處內(nèi)膜增生，顯著增加開通率。且內(nèi)膜附碳涂層，減少血小板沉積。

25人工血管的分類

26根據(jù)人工血管的制造方法可以將人工血管分為兩類：平織(又稱機(jī)織），另一種是針織（又稱線圈編織）。人工血管的分類

27人工血管的分類

28平織因纖維上下交左右穿梭編織即經(jīng)緯線編織，織物纖維緊密，具有豐富的伸展性，多孔性細(xì)致而小，但其斷端容易松散，呈毛刷狀，質(zhì)地堅(jiān)硬、縫合困難。針織是用纖維作線圈式編織，伸展性較差，多孔性大，質(zhì)地柔軟，其斷端不易松散、縫合容易。（大多數(shù)使用針織）

29人工血管在臨床的應(yīng)用

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32（1）動(dòng)脈疾?。河锰娲蛘呒軜颍ㄑ芘月肥中g(shù)）的方式來恢復(fù)血液的通路從而來治療胸主動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈、骼動(dòng)脈等血管段。動(dòng)脈疾病，如動(dòng)脈栓塞或者動(dòng)脈瘤。

33（2）靜脈疾?。嚎梢蕴娲蛘呒軜颍ㄑ芘月肥中g(shù)）的方式治療靜脈疾病，如布－加氏綜合癥。

34（3）動(dòng)－靜脈瘺：可以運(yùn)用在慢性腎病的血液透析過程中，在四肢部分連接自身動(dòng)脈和靜脈，形成一條可反復(fù)穿刺的血液透析通路。

35不同型號的血管在臨床上的應(yīng)用

36直徑18～24mm的人工血管可應(yīng)用于胸腔主動(dòng)脈的人工血管置換術(shù)。

37直徑16～20mm*8mmY型人工血管可應(yīng)用于腹主動(dòng)脈、雙髂（股）動(dòng)脈的人工血管轉(zhuǎn)流術(shù)及升主動(dòng)脈雙頸（或雙鎖骨下）動(dòng)脈的人工血管轉(zhuǎn)流術(shù)。

38直徑6～10mm的人工血管可應(yīng)用于四肢各處動(dòng)脈及頸部動(dòng)脈的人工血管轉(zhuǎn)流術(shù)。

39直徑6～8mm的錐型血管（一端8mm，另一端6mm，其間為逐漸遞減過程）可用于肢體（特別是下肢）長度人工血管轉(zhuǎn)流時(shí)改善兩端自體血管口徑不一而造成的吻合困難。

40人工血管最新進(jìn)展

412006-10-2601:26:00來源:華夏時(shí)報(bào)網(wǎng)友評論?0?條進(jìn)入論壇人造血管直徑小于6毫米填補(bǔ)國際空白將應(yīng)用于心臟病治療本報(bào)記者鮑穎報(bào)道記者昨日獲悉，北京理工大學(xué)已經(jīng)成功研發(fā)直徑小于6毫米的“人造血管”，這項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了國際空白，有助于心臟病的治療。據(jù)北京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副院長楊榮杰教授介紹，這種抗凝血材料及小口徑血管樣品采用絲素蛋白為基本原料，直徑3-5毫米，經(jīng)阜外醫(yī)院的醫(yī)生在一條狗身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察了一年半，這條狗目前狀況良好，未發(fā)生血管堵塞。據(jù)了解，目前全球每年有超過60萬人需要進(jìn)行血管重建手術(shù)。其中直徑大于6毫米的人造血管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化，而小于6毫米的小口徑的血管的制備則成為一個(gè)國際性的難題。而一旦臨床實(shí)驗(yàn)成功，這種小口徑的人造血管可以用于取代病人缺損的動(dòng)靜脈，或作為動(dòng)脈阻塞時(shí)的分流通道，以及成為腎病患者進(jìn)行血液透析時(shí)所需要的動(dòng)靜脈移植替代管。屆時(shí)，這種“人造血管”的成本至少能降低50％，使更多患者能夠接受。（來源：華夏時(shí)報(bào)）人造血管直徑小于6毫米

422011年07月29日08:24科技日報(bào)劉霞我要評論(0)[導(dǎo)讀]美國科學(xué)家從生物的循環(huán)系統(tǒng)獲取靈感，研發(fā)出了類似于血管結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，其可用于制造能自我愈合、自我冷卻的輕質(zhì)而堅(jiān)硬的材料等。據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站7月28日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國科學(xué)家從生物的循環(huán)系統(tǒng)獲取靈感，研發(fā)出了類似于血管結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，其可用于制造能自我愈合、自我冷卻的輕質(zhì)而堅(jiān)硬的材料、像樹一樣運(yùn)送物質(zhì)和能量的動(dòng)力材料以及超材料等。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《先進(jìn)材料》雜志上。復(fù)合材料是兩種或更多材料的結(jié)合體，其擁有多種材料的性能。復(fù)合材料既輕質(zhì)又堅(jiān)硬，因此，非常適合做結(jié)構(gòu)材料。很多復(fù)合材料都是靠纖維增加強(qiáng)度的，由嵌入樹脂內(nèi)的編織纖維網(wǎng)制成，比如石墨、玻璃纖維、合成纖維凱芙拉等都可用作嵌入材料。伊利諾斯大學(xué)的科學(xué)家利用新方法制造出的這種復(fù)合材料，其內(nèi)部含有便于液體或氣體流動(dòng)的細(xì)小管道，這些細(xì)小管道能在這種復(fù)合材料內(nèi)形成一個(gè)毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)，就像樹內(nèi)的脈管網(wǎng)絡(luò)一樣。參與該研究的伊利諾斯大學(xué)化學(xué)、材料科學(xué)及工程專業(yè)教授杰弗里·摩爾表示，“樹是不可思議的結(jié)構(gòu)材料，它們能像水泵一樣吸入液體，從根部朝葉子運(yùn)送物質(zhì)和能量。我們也希望能研制出具有同樣功能的材料，現(xiàn)在已經(jīng)邁出了第一步。”美研發(fā)出模擬血管結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料

43為了制造這些小管道，科學(xué)家們對一些特殊纖維進(jìn)行了處理，讓它們在高溫下降解，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，這些被降解的纖維會(huì)蒸發(fā)，只留下細(xì)小的管道。最新材料有一個(gè)顯著的特征，只需讓不同的液體在該材料內(nèi)循環(huán)，其就具備多功能性?？茖W(xué)家們讓不同的液體在復(fù)合材料內(nèi)循環(huán)，演示了其四種功能：溫度調(diào)節(jié)、化學(xué)反應(yīng)、導(dǎo)電和改變電磁特征。他們通過讓冷卻劑或熱流體在其中循環(huán)以調(diào)節(jié)溫度；將化學(xué)物質(zhì)注入不同的血管分支中，讓其混合在一起產(chǎn)生了一個(gè)冷光反應(yīng)；通過使用能導(dǎo)電的液體從而使該材料具備了導(dǎo)電性。通過使用鐵磁鈴（一種具有極強(qiáng)滲透性的納米流體，在磁場作用下會(huì)呈現(xiàn)強(qiáng)磁化狀態(tài)）改變了其電磁特征。接下來，科學(xué)家們希望研發(fā)出相互連接的管道網(wǎng)絡(luò)，以便研制出可自我愈合、自我冷卻的聚合物或燃料電池等。該研究的合作者、材料科學(xué)與工程和航空航天工程教授南希·索托斯表示：“這不僅是一個(gè)微流路設(shè)備，也不僅是芯片上的小玩意，這種結(jié)構(gòu)材料能模擬生物系統(tǒng)的很多功能，這是一個(gè)巨大的進(jìn)步?！泵姥邪l(fā)出模擬血管結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料

44置換人工器官最主要的一個(gè)問題是防止血栓的形成。尤其是代替靜脈時(shí)，血流緩慢，偽內(nèi)膜長厚，易發(fā)生血栓，故難度更大。人工血管若被血栓堵塞，則遭致失敗，故要特別注意材料選擇，抗凝劑的應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)，防止感染等。小口徑的人工血管移植后遠(yuǎn)期暢通率的提高有待于解決的首要問題。聚氨脂和聚四氟乙烯人工血管抗血栓性能好。人工血管的展望

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