介入治疗用铂铱合金显影环及其研究现状

孟晗琪，姜 婷，张文强，操齐高

(西北有色金属研究院，陕西 西安 710016)

介入治疗是介于外科、内科治疗之间的新兴治疗方法，包括血管内介入和非血管介入治疗。经过30多年的发展，现在已和外科、内科一道称为三大支柱性学科。该治疗方法优势明显：相对于需要内科治疗的疾病，通过介入治疗法药物可直接作用于病变部位，不仅可大大提高病变部位药物浓度，还可大大减少药物用量，减少药物副作用；相对于需要外科治疗的疾病，介入治疗无需开刀暴露病灶，一般只需几毫米的皮肤切口，表皮损伤小、外表美观，恢复快，对身体正常器官的影响和副作用小，也降低了麻醉的危险性。正是由于以上诸多优点，介入治疗法已成为肝硬化、心血管疾病、癌症等疾病最主要的治疗方法之一，甚至在某些疾病治疗上已淘汰了原来的外科手术[1]。

每一例介入治疗病例成功的前提必须是定位准确。显影环是介入治疗中用作远端工作区域的X射线显影标记的定位标记环，属于一次性医用材料。该类显影环在介入治疗结束后随导管撤出人体，无需长期驻留体内，因此不需要进行长期的临床实验验证。由于介入治疗多为微创治疗，所使用的导管(例如导引导管、球囊导管等)多为软质塑料且直径极细，因此要求显影环具有极小的尺寸(毫米或微米级别)、极薄的厚度(多为几十微米)、极高的尺寸精度以及良好的表面光洁度和塑性，因此显影环的加工难度很大[2]。

众所周知，金属的密度决定其X射线显影性，密度越大的金属显影性越好。综上所述，显影环材质的选择需综合考虑其化学性质、加工性能、价格成本等各方面因素。目前部分介入手术中采用钽显影环进行定位标记，但由于其定位精度不高，且由于钽的加工难度大，因此价格上也并无优势。本文所介绍的铂铱合金以其良好的显影性、生物相容性、稳定的物理化学性质成为显影环首选材料，因此越来越多的医务工作者更倾向于使用放射显影性良好的铂铱合金显影环，从而能够保证精确定位，确保手术精度，提高手术成功率。

1 铂铱合金显影环市场需求现状

介入治疗应用数字技术，在医学影像设备的引导下扩大了医生的视野，借助导管、导丝等精密器械延长了医生的双手，对体内病态进行诊断和局部治疗。介入治疗具有不开刀、创伤小、准确度高、恢复快、效果好等优势，自从90年代在医学治疗领域使用以来，逐步得到患者和社会的认可。目前，介入科已和内科、外科一道称为临床医学三大支柱性学科，也是未来医学的发展趋势。

根据健康报网站报道，1977年全世界第一例临床冠心病介入治疗由一位德裔瑞士医生完成，开启了介入治疗新时代。1985年，我国实施了第一例心脏球囊扩张介入治疗术。2018年，大陆地区仅冠心病介入治疗的总病例数达到915256例[3]，2009-2018年中国大陆地区经皮冠状动脉介入治疗(PCI)例数如图1所示。经过几十年的发展，目前介入治疗手法应用不仅限于心内科方向，在肝硬化、肝癌、肺癌、腰椎间盘突出症、子宫肌瘤等方向也已成为最主要的治疗方法，治愈患者的年龄从新生儿到老年人均有成功案例，普及度越来越广。根据实际操作不同，每一例治疗中须用到的导管、支架数量不同，所需要的显影标记环数量从几个到几十个不等[4]。随着介入手术治疗病例数逐年增加，导管、支架的需求量增大，铂铱合金显影标记环的需求量也随之增大。

图1 2009-2018年中国大陆地区PCI治疗例数Fig.1 Number of PCI cases in mainland China in 2009-2018

2 铂铱合金显影环研究现状

以2020年2月铂、铱市场价格按照PtIr10[5]估算，铂铱合金显影环的原料费成本约250元/克。虽然采用价格昂贵的贵金属来制备，但由于显影环具有极小的尺寸和极薄的壁厚(如图2、图3所示)，每个显影环的原料费仅需约1.5元。相比之下非贵金属显影环(例如钽显影环)的原料价格并无明显优势。铂铱合金显影环属于高技术附加值产品，技术门槛和技术含量要求高。攻克该制备工艺技术后显影环的售价可有较大的涨幅空间，能够获得高额的技术附加值利润，经济效益显著。

图2 球囊导管及显影环Fig.2 Balloon catheter and developing ring

图3 显影环尺寸Fig.3 The size of developing ring

从国外贵金属医用材料研究来看，其主要特点为：起步早，相关贵金属材料研究比较全面，基础理论完善；生产装备水平较高，技术先进；生产厂家集中，具有具备很大竞争力的国际化大公司；新技术新产品开发充足，形成了系列化。成立于1839年的德国贝朗医疗是规模较大的医疗器械生产厂家，在医用材料方面的研究和生产已形成完善体系，并已实现介入治疗用医疗器械稳定供货，其球囊导管、支架上配备的显影标记环均为铂铱合金显影环。此外，美国美敦力、美国泰利福、日本泰尔茂、美国EV3医疗等企业也已实现了医疗器械稳定供货。这几家公司占据了全球介入治疗用医疗器械的大部分市场[6]。

我国的贵金属产业起步较晚，其发展经历了从仿制到仿创结合，再走向创新的道路。贵金属工业发展迅速，已初步具备和国外综合性贵金属公司竞争或合作的基础。但是，从总体上看，我国的贵金属行业发展水平与国外比仍有较大差距，高端高技术含量的产品缺乏。介入治疗用高精度铂铱合金显影环作为特殊行业的保护品种，其研究和生产极少有技术文献资料报道。一些贵金属功能材料生产加工企业虽在铂铱合金毛细管材制备方面有一定的研究，但产量很少，产品稳定性也有待提高。据浙江某精密制管公司官方网站2015年介绍，其公司所生产的钽显影环、铂铱显影环均已经通过美国、韩国等多家医疗器械公司小批量样品认证，但最近几年其网站再无大批量显影环产品生产的新闻报道。

显影环制备属于工艺技术研发，相关学术研究的论文报道很少，国内相关制备技术的专利也鲜有公开。在中国知网上以“铂铱合金”为主题进行精确检索，共显示91条相关中英文检索结果，多数与铂铱合金的制备、铱含量分析检测、火花塞应用等相关；以“显影环”为主题进行精确检索，仅显示2条检索结果，均与本文的铂铱合金显影环不相关；以“铂铱合金显影环”、“铂铱合金管”、“铂铱毛细管”为主题进行精确检索，均没有匹配的检索结果。在SooPAT网站以“铂铱合金显影环”为关键词检索授权专利，共显示15条检索结果，均为医疗领域相关专利，其中发明专利3件，实用新型12件；与支架相关的专利2件，与导管相关的专利13件，没有与显影环制备相关的专利。同样，以“显影环”、“铂铱合金管”为主题进行检索，并没有得到显影环制备相关专利。仅有一篇专利提到显影环与医疗导管的旋合技术[7]：通过在金属环的内部嵌设橡胶圈，橡胶圈内壁上的防滑凸起抵紧在导管的外壁上，从而提高显影环与导管的配合牢固度，以便能够避免显影环出现从导管上滑脱的现象。

目前国内医院所使用的高精度铂铱合金显影环主要依赖进口。因此，想要开发铂铱合金毛细管材制备技术及显影环切割、后处理技术，摆脱进口实现国产化，必须开展自主研制，攻克技术难关。

3 铂铱合金显影环制备工艺介绍

图4 显影环制备流程图Fig.4 The preparation flow chart of developing ring

制备介入治疗用高精度铂铱合金显影环，需先通过熔炼制备成分均匀、致密度高的铂铱合金，后经过钻孔及多道次的热轧、冷轧、拉拔等工艺加工成外径、壁厚均符合尺寸要求的微细管材。再根据应用场合及尺寸要求对管材进行切割，得到铂铱合金环。具体流程如图4所示。对切割好的铂铱合金环进行内、外表面抛光处理，得到符合要求的铂铱合金显影环。显影环应具有光滑的内、外表面、合适的塑性，以便能够与导管紧密旋合且不划伤导管表面。

由于铂铱合金具有较高的弹性模量和泊松比，具有较高的加工硬化率，且随铱含量的增加，加工性能降低，使得铂铱合金微细管材加工技术难度较大[8]。因此，国内能够批量生产高性能铂铱合金显影环的企业很少。西北有色金属研究院成功试制了铂铱合金毛细管材，如图5所示。该毛细管材表面光滑无裂纹、凹槽，尺寸均匀性好，致密度高。随后采用慢走丝线切割机对该毛细管材进行切割，得到尺寸符合要求的铂铱合金环。但在合金环的切割面及内表面处理、塑性性能提高以及与导管紧密旋合方面仍有待进一步深入研究。

图5 铂铱合金毛细管Fig.5 Pt-Ir alloy capillary tube

4 结 语

介入疗法在一些病例治疗中有着不可替代的优势。随着介入治疗的广泛应用和普及，相应医疗器械的消耗量也会随之激增。由前文分析可知，介入治疗用显影环是高技术附加值产品，其大量进口不利于我国国民经济的发展，且在显影环价位和供应量方面均容易受制于国外医疗企业。因此，我国亟需开展铂铱合金显影环制备技术开发，攻克铂铱合金均匀熔炼技术、管材热/冷轧制、毛细管材拉拔技术、显影环切割技术及表面处理技术，力争获得高质量的铂铱合金显影环，并获得自主知识产权，建立批量生产线。