主动脉覆膜支架电化学试验中覆膜对试验结果的影响

孟德龙，苏健，郝凤阳，孙璐，侯一默

北京市医疗器械检验研究院 （北京 101111）

随着人们生活水平的提高和饮食习惯的改变，我国心血管疾病发病率呈现逐年升高的趋势，2017年，该病病死率居于首位[1]。主动脉疾病作为心血管疾病中较为危险的一类，包括主动脉瘤、主动脉夹层、主动脉溃疡、主动脉硬化、主动脉炎等，其中最为凶险的为主动脉瘤和主动脉夹层，一旦发生破裂，短时间内即可致人死亡，很难进行有效的救治，病死率极高。根据2011年中国健康保险数据显示，我国急性主动脉夹层年发病率为2.8/10万[1]，且发病年龄较西方国家低，因此，对于该疾病，及早治疗和干预尤为重要。

传统治疗主动脉疾病患者的方法为外科开胸手术，但其创伤较大（术中切口甚至可达20 cm 以上），需要开胸、体外循环等操作，手术风险高，对患者的身体素质亦有较高的要求。1991年，Parodi 等[2]第一次将主动脉腔内修复术用于腹主动脉瘤患者的治疗中。1994年，Dake 等[3]第一次将胸主动脉腔内修复术用于主动脉夹层患者的治疗中。1997年，景在平等[4]成功完成国内首例腹主动脉瘤微创腔内治疗手术，由于该方法手术时间短，创伤小，并发症少，病死率低，术后恢复快，逐渐成了治疗主动脉瘤和主动脉夹层患者的常用方法。主动脉覆膜支架作为该方法中用到的主要医疗器械，通常是通过输送系统将支架植入物输送到血管内的靶病变部位释放，由支架内的金属丝提供支撑，将支架固定在血管内，通过支架上的覆膜封闭主动脉夹层破裂口，防止血液冲刷导致夹层进一步扩大和撕裂，或是隔绝主动脉瘤瘤腔，恢复主动脉腔内正常血流，降低主动脉瘤破裂的风险，从而达到治疗的目的。

作为临床中风险较高的三类植入物医疗器械，主动脉覆膜支架的上市注册环节需要严格的审评和把控，其中检验检测是十分重要的一个环节。耐腐蚀性能是检测该植入物植入人体后，在血液复杂环境下，其金属部分是否会发生离子析出而对人体造成损害，以及其是否能够经受住血液与组织液的腐蚀而不发生性状变化的一项检测项目。耐腐蚀性的检测方法有很多种，对于小型植入物类器械的耐腐蚀性检测，主要依据YY/T 0695-2008《小型植入器械腐蚀敏感性的循环动电位极化标准测试方法》[5]进行，该标准对检测的具体方法做了细致的描述，但是对于如何处理覆膜支架的表面覆膜，标准中未给出明确的要求，这可能造成各检验员在实际的检验工作中对标准和样品的理解不一致，从而产生测试条件不一致的情况。

主动脉覆膜支架的覆膜材质主要包含聚酯编织纤维膜（polyethylene terephthalate，PET）和膨体聚四氟乙烯膜（expanded polytetrafluoroethylene，ePTFE）[6]，这两种高分子材料导电性能较差，对试验目标金属丝有一定的包裹保护作用。遵循检测中一般采用最差测试条件的原则，我们应该对覆膜进行剥离后只用裸支架进行试验，但对于剥离覆膜与保留覆膜对试验结果的影响，本研究将通过试验进行对比验证。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

恒电位仪：PGSTAT128N（Autolab）电化学工作站。

工作电极：将支架装入聚四氟乙烯夹具并通过铂丝连接作为工作电极。

参比电极：将饱和甘汞电极作为参比电极。

辅助电极：将碳棒作为辅助电极。

电解池：1 000 cm3玻璃容器电解池。

水浴：（37±1）℃恒温水浴箱。

排除气体系统：在电解池内通入由玻璃转子流量计控制的150 cm3/min 氮气作为排除气体系统。

电解液：500 ml 的PBS，其中，PBS 组成为NaCl 8.0 g/L，KCl 0.2 g/L，Na2HPO41.15 g/L，KH2PO40.2 g/L，溶剂为蒸馏水并在通入氮气后用NaOH 或HCl 将pH 调至7.4[5]。

1.2 方法

1.2.1 样品准备

将同型号、同批次的6个覆膜支架分为两组，每组3个样品，其中，一组为保留覆膜的原产品（图1），另一组为将覆膜从支架上剥离的裸支架（图2）。因有试验表明被测样品的外形和尺寸会影响器械的击穿电位[7]，而完整支架由于尺寸过大无法完整浸入电解液，因此，需要从不同的完整支架上截取相同位置的独立单元进行测试，以保证试验中被测样品的形状、尺寸及表面积均相同。

图1 保留覆膜的支架

图2 剥离覆膜后的裸支架

考虑到常见的覆膜支架结构是金属丝在内侧，覆膜包裹在外侧，因此，为减少覆膜对电极的阻隔作用，应在试验前将覆膜翻转到内侧，金属丝暴露在外侧，见图3。

图3 翻转后的覆膜支架

1.2.2 试验准备

移取500 ml电解液置于洁净的电解池中，将电解池置于（37±1）℃恒温水浴箱，以150 cm3/min气流速度向电解液中通氮气30 min。

1.2.3 试验过程

将处理过的两组支架样品分别单独置入连接好电极的（37±1） ℃电解液中，并将其与恒电位仪连接，在试验全过程中持续通入氮气；将变化速率稳定在3 mV/min 以内的静止电位定为起始电位，将800 mV 定为终止电位，扫描速度为1 mV/s[6]；最后绘制动电位扫描的阳极极化曲线，记录每个样品的击穿电位并进行对比分析。

2 结果

提取软件中的阳极极化曲线，见图4与图5；并通过软件标记选取两组样品的击穿电位值，结果见表1，且分别计算两组数据的平均值和方差，结果见表2。

表1 两种处理方式的主动脉覆膜支架的击穿电位值（mV）

表2 两种处理方式的主动脉覆膜支架击穿电位值的平均值和方差(mV，x-±s，n=3）

图4 保留覆膜的支架极化曲线

图5 剥离覆膜的裸支架极化曲线

3 讨论

由试验结果可知，两种处理方法的测试结果平均值差异较小，说明两种方法测试的结果基本一致，但两者方差差异较大，剥离覆膜的裸支架的测试结果最高值和最低值相差154.57 mV，保留覆膜的支架的测试结果最高值和最低值相差10.84 mV，相较于剥离覆膜的裸支架，保留覆膜的支架的稳定性有了很大的提高，具体原因分析可能如下。（1）由于电化学测试系统较为敏感，测试的系统稳定性对试验结果有较大的影响，因此，试验中环境温度、溶液浓度、被测样品与盐桥间的距离、通氮气中的气泡扰动都会对最终试验结果造成影响；总结以往检测经验，植入物器械同批次的3个测试样品的击穿电位相差几十毫伏是较常见的现象，有时甚至可达上百毫伏。（2）除测试环境因素外，被测样品表面破损及测试样品本身的一些细微差异也易造成试验结果不稳定，YY/T 0695-2008《小型植入器械腐蚀敏感性的循环动电位极化标准测试方法》[5]中提到对于有棱角、凹槽和其他不规则设计的复杂形状器械可能会严重影响局部电流密度，成品器械测试可能会造成电流密度波动，这种波动是由于在复杂形状表面不能归一化造成的；YY/T 1074-2002《外科植入物 不锈钢产品点蚀电位》[8]中亦提到对于骨针样品要求被测样品试验面选择远离边棱、尖角、孔、槽、螺纹、标记和焊点的平面部分，而支架本身结构多含有尖角，几乎没有平面结构（这是产品自身构造造成的，无法避免），而且裸支架是由成品覆膜支架将覆膜剥离后取得的，在剥离覆膜的过程中需要剪断较为细密的缝合线，这有可能对金属支架表面造成一定程度的细微损伤，且这种损伤是随机的、不易察觉的，无法通过后期的修复处理等方式规避、消除，这些不易察觉的划痕，也可能造成局部电流密度增大，以上均是可能造成裸支架电化学测试结果不稳定的因素，而用带有覆膜的支架进行试验能够有效避免支架金属丝表面的额外损伤，同时覆膜对支架丝的包裹减小了支架整体结构的尖锐程度，也对电解液的流动及氮气气泡的扰动有一定的阻隔作用，利于提高系统的整体稳定性。

此外，由两组试验数据的平均值可知，保留覆膜并未对金属丝起到保护作用从而大幅提高击穿电位，这可能与将支架外翻把金属丝暴露在外侧的处理有关。但是，综合分析，保留支架覆膜是一种更优的选择。

总之，在对主动脉覆膜支架的耐腐蚀性检测中，若可以在不对覆膜进行剥离的情况下对样品进行有效的电路连接，则应优先考虑保留覆膜进行试验，有助于提高试验结果的稳定性，也更接近临床的实际使用情况。