目的体外研究硅膜-镁合金可降解支架的机械特性和降解行为，体内研究其置入兔食管的可行性及组织反应。方法体外测试硅膜-镁合金可降解支架的机械压缩恢复性能和降解行为。30只健康荷兰兔随机分为硅膜-镁合金支架组（n=15，透视导引下将支架置入兔食管下1/3段）和对照组（n=15，未作任何干预），支架置入后1、2、4周两组兔分别接受食管造影，同时于各时间点分别处死5只兔，取材作组织学检查。结果体外测试显示硅膜-镁合金可降解支架表现出良好的柔韧性和弹性，在pH4.0、pH7.4磷酸缓冲液中降解均慢于镁合金裸支架；体内测试显示支架置入后所有实验兔耐受性良好，食管直径在置入前为（9.2±0.8）mm，置入后1、2、4周分别为（9.7±0.7）mm、（9.6±0.8）mm、（9.6±0.5）mm（P＞0.05）。支架组6只兔发生支架移位（1周时1只，2周时1只，4周时4只）。支架组食管上皮、平滑肌层变薄等食管壁重建与对照组比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；支架置入后食管壁损伤及胶原沉积等组织反应与对照组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。结论硅膜-镁合金可降解支架置入兔食管技术上可行，可提供至少2周支撑力，支架移位率可接受，未发生严重食管壁损伤及胶原沉积。
食管良性狭窄（BSE）所致吞咽困难严重降低患者生活质量，并可导致食物误吸、体重下降和营养不良等严重并发症［1］。内镜下肌层切开术，内镜下或透视下塑料支架、球囊扩张术，金属支架置入术已成为主要治疗方法。内镜下肌层切开术治疗贲门失弛缓症5年有效率为85%～87%，失败率为10%，不适用于瘢痕所致良性狭窄［2-3］；球囊扩张术近期疗效明确，5年缓解率仅40%［4］；暂时性金属支架置入能提供比球囊更均匀和稳定持久的扩张力，使狭窄处肌肉纤维更对称和足够撕裂，更少瘢痕形成［4-6］，5年症状缓解率达93.9%，但远期支架移位、脱落和再闭塞率高，且支架置入时间过长（＞2周）两端形成肉芽组织，妨碍支架回收［7-8］；自扩张塑料支架减少组织反应，但径向力支撑不足，且需要直径较大的输送装置［9-10］，其周围组织增生发生于置入后1～2周，3～4周内形成瘢痕［11-12］。然而，食管自膨式可降解镁合金支架能提供与其它金属支架相似的径向支撑力，且不会发生与不可回收支架相关并发症。本研究体外测试硅膜-镁合金可降解支架机械支撑和生物降解过程，观察其置入荷兰兔正常食管的技术可行性及组织反应。
一、材料与方法1.1硅膜-镁合金支架制备
硅膜-镁合金支架由镁合金裸支架和硅膜两部分组成。镁合金裸支架由直径0.2mm铝镁合金丝（AZ31，Mg-3Al-1Zn）编织而成，AZ31（扬州三明医疗器械公司）化学组成（质量百分比）为3%Al，1%Zn，0.43%Mn、Mg，以铸锭形式提供；支架骨架为镁合金交联编织的网状圆柱体，直径约14mm的头部喇叭口及远端蘑菇头设计，用于防止支架移位；支架主体直径10mm，完全展开总长度31mm（图1①～③）。硅膜（C6-，分A、B两部分）通过浸渍和纺丝法涂覆于镁合金支架表面：①精密支架铝模具用于制造镁合金框架；②取相等量A和B，用N-辛烷作为溶剂使之充分混合；③将上述混合后的聚硅氧烷，浸渍于镁合金支架模具表面并固化6h，80℃下干燥。模具冷却3h后将支架原型剥离，支架不透射线，故在其远端放置标记，便于荧光下准确定位。压缩支架，并用直径约6mm（约18F）输送系统装载支架。
1.2支架体外测试
采用型拉伸和压缩试验机（美国Instron公司）测试硅膜-镁合金支架的压缩恢复性能（图1④⑤），通过检测支架中镁质量丢失量评估裸镁支架和硅-镁支架降解行为。将支架分成1cm×1cm正方形，称重后置于37℃下pH7.4、pH4.0的20ml磷酸缓冲液（PBS）中。于1、2、4周分别取3份支架样本，蒸馏水漂洗后去除硅膜，干燥后于真空干燥器中称重。质量损失量为初始重量减去干燥后重量。
1.3支架置入体内
医院动物研究委员会批准，按照国际理事会动物保健指导方针进行。取30只性别不论、体重2.3～3.8kg健康荷兰兔，随机分为硅膜-镁合金支架组（n＝15）和对照组（n＝15）。支架组透视导引下将0.英寸Stiff导丝（cm长）经兔口腔送至胃内，沿导丝将支架输送系统送达食管下部1/3段，释放支架并作食管造影；10mm×40mm球囊导管扩张支架，使之充分扩张，再次食管造影确认支架扩张程度，排除食管穿孔。对照组兔未行支架置入。
1.4随访
支架置入后1、2、4周，实验兔全身麻醉下行直立位食管造影，了解支架移位和支架通畅情况，比较两组间食管直径。
1.5组织学检查
支架置入后1、2、4周，两组各取5只兔实施安乐死，对比食管组织反应。小心取出支架（食管、胃、肠道内）。支架支撑主要由网格单元提供，故其降解速率通过计算退化网格单元百分数确定。显微镜下观察到4个面中1个出现不连续网格单元，视为网格单元退化；降解速率＝破碎网格单元/总网格单元，轻度、中度、重度降解率分别定义为＜25%、25%～50%、＞50%。
两组实验兔食管标本以4%甲醛固定48h，系列梯度乙醇溶液（70%～%）脱水后石蜡包埋。食管横截面切片作苏木精-伊红（HE）染色，炎性反应评价根据改良炎性评分标准［13］：0分——无黏膜下层炎性细胞浸润；1分——炎性细胞浸润不超过黏膜下层1/3；2分——炎性细胞浸润超过1/3，但未累及整个黏膜下层；3分——炎性细胞浸润整个黏膜下层。Masson三色染色观察黏膜下胶原沉积。采用小鼠抗增殖细胞核抗原（PCNA）抗体（1∶稀释）和小鼠单克隆α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）抗体（1∶50稀释），对食管标本作免疫组化检查。阴性对照组由无抗体制备。双盲法分析标本。
1.6统计学分析
采用GraphPadPrism5.0软件进行统计学分析。Fisher精确检验比较非参数数据。连续变量表示为均数±标准差（ｘ±ｓ）、分类变量的数字或百分比。单向方差和双向方差分析比较两组3个时间点的食管直径变化、PCNA增殖指数和胶原面积区。单向方差比较前，用Shapiro-Wilk检验评估因变量方差齐性和正态分布。统计显著性定义为P＜0.05。
二、结果支架体外机械测试显示，硅胶膜均一厚度为μm，紧密包裹并固定于交联、编织的镁合金裸支架网眼中，能保持支架尺寸和形貌、优良的柔韧性和弹性；支架压缩后回弹变形性能良好，反复46次压缩（压缩距离0～8mm）后无硅膜撕裂或消融，压缩距离在2、3、6、8mm时支架径向支撑力分别为（1.25±0.18）N、（2.79±0.15）N、（4.41±0.19）N、（5.81±0.23）N；提示硅膜涂层镁合金支架具有良好的柔韧性和弹性，体内应用时可提供足够的支撑力撑开食管狭窄性病变。
体外支架降解测试显示，镁合金裸支架在pH7.4中性PBS中降解较快于硅膜-镁合金支架，1、2、4周时两种支架中镁残留量分别为（53.4±4.5）%、（43.6±4.5）%、（28.4±3.7）%和（98.4±1.1）%、（92.5±2.8）%、（80.7±4.3）%（P＜0.01），表明硅膜显著减缓了镁合金支架在pH7.4中性PBS中的降解；镁合金裸支架降解速度在pH4.0酸性PBS中明显快于在pH7.4中性PBS中，2周时镁质量丢失率为80%；硅膜-镁合金支架和镁合金裸支架1、2、4周时镁残留量分别为（96.3±2.4）%、（90.2±3.2）%、（73.4±4.7）%和（33.6±6.7）%、（13.6±3.1）%、0%，两组差异均有统计学意义（P＜0.01）（图2），提示硅膜涂层镁合金是制造可生物降解支架的良好组合材料，可明显降低镁合金降解。
支架组15只实验兔食管硅膜-镁合金可降解支架释放全部成功，能耐受手术；无术后即时移位。术中及术后随访期未发生食管穿孔、出血等手术相关不良事件，食管造影表明对比剂通过支架顺畅（图3①）。
所有实验兔按3个时间点作食管造影，支架组6只兔发生支架移位（1周时1只，2周时1只，4周时4只）。随访期内实验兔无死亡。食管直径检测显示，支架组支架置入即时、1周时分别为（10.10±0.75）mm、（9.73±0.73）mm，对照组分别为（9.21±1.14）mm、（9.12±0.78）mm，两组差异有统计学意义（P＜0.05）。随访期内支架组未发生食管狭窄，4周时随访末期食管直径为（9.59±0.51）mm，与支架释放后即时直径（10.10±0.75）mm及4周时对照组（9.55±0.41）mm差异无统计学意义（P＞0.05）（图3②）。
显微镜下发现，支架组支架网状单元降解数在1周时为（5.1±2.5）%（4枚轻度降解），2周时为（16.3±3.6）%（4枚轻度降解），4周时为89.0%（1枚重度降解），1周、2周支架降解率间差异有显著统计学意义（P＝0.）（图3③）。6枚移位支架中4枚位于胃内，几乎完全降解，仅残留（1.5±2.3）%；2枚已排出体外。
组织学研究分析显示，支架组1周、2周、4周时食管炎性反应评分分别为（0.2±0.4）分、（0.4±0.5）分、（0.2±0.4）分，与对照组相似（P＞0.05）；上皮层内发现大量PCNA阳性细胞（鳞状上皮细胞），邻近支架的管壁几乎未发现鳞状上皮细胞，PCNA定量分析表明增殖指数在两组间差异无统计学意义（P＞0.05）；PCNA染色发现支架组上皮层为（.4±32.5）μm，较对照组（.5±17.2）μm明显变薄（P＜0.05），免疫染色发现支架组中层平滑肌层为（27.0±10.3）μm，较对照组（93.6±19.0）μm明显变薄（P＜0.05），随访期内各个时间点同组间上皮层、平滑肌层厚度变化差异无统计学意义（P＞0.05）。Masson染色表明胶原主要位于黏膜下，两组各随访时间点支架置入后支架扩张损伤及破坏等组织反应差异无统计学意义（P＞0.05）（图4）。
三、讨论支架体外机械测试显示，硅胶膜均一厚度为μm，紧密包裹并固定于交联、编织的镁合金裸支架网眼中，能保持支架尺寸和形貌、优良的柔韧性和弹性；支架压缩后回弹变形性能良好，反复46次压缩（压缩距离0～8mm）后无硅膜撕裂或消融，压缩距离在2、3、6、8mm时支架径向支撑力分别为（1.25±0.18）N、（2.79±0.15）N、（4.41±0.19）N、（5.81±0.23）N；提示硅膜涂层镁合金支架具有良好的柔韧性和弹性，体内应用时可提供足够的支撑力撑开食管狭窄性病变。
体外支架降解测试显示，镁合金裸支架在pH7.4中性PBS中降解较快于硅膜-镁合金支架，1、2、4周时两种支架中镁残留量分别为（53.4±4.5）%、（43.6±4.5）%、（28.4±3.7）%和（98.4±1.1）%、（92.5±2.8）%、（80.7±4.3）%（P＜0.01），表明硅膜显著减缓了镁合金支架在pH7.4中性PBS中的降解；镁合金裸支架降解速度在pH4.0酸性PBS中明显快于在pH7.4中性PBS中，2周时镁质量丢失率为80%；硅膜-镁合金支架和镁合金裸支架1、2、4周时镁残留量分别为（96.3±2.4）%、（90.2±3.2）%、（73.4±4.7）%和（33.6±6.7）%、（13.6±3.1）%、0%，两组差异均有统计学意义（P＜0.01）（图2），提示硅膜涂层镁合金是制造可生物降解支架的良好组合材料，可明显降低镁合金降解。
支架组15只实验兔食管硅膜-镁合金可降解支架释放全部成功，能耐受手术；无术后即时移位。术中及术后随访期未发生食管穿孔、出血等手术相关不良事件，食管造影表明对比剂通过支架顺畅（图3①）。
所有实验兔按3个时间点作食管造影，支架组6只兔发生支架移位（1周时1只，2周时1只，4周时4只）。随访期内实验兔无死亡。食管直径检测显示，支架组支架置入即时、1周时分别为（10.10±0.75）mm、（9.73±0.73）mm，对照组分别为（9.21±1.14）mm、（9.12±0.78）mm，两组差异有统计学意义（P＜0.05）。随访期内支架组未发生食管狭窄，4周时随访末期食管直径为（9.59±0.51）mm，与支架释放后即时直径（10.10±0.75）mm及4周时对照组（9.55±0.41）mm差异无统计学意义（P＞0.05）（图3②）。
显微镜下发现，支架组支架网状单元降解数在1周时为（5.1±2.5）%（4枚轻度降解），2周时为（16.3±3.6）%（4枚轻度降解），4周时为89.0%（1枚重度降解），1周、2周支架降解率间差异有显著统计学意义（P＝0.）（图3③）。6枚移位支架中4枚位于胃内，几乎完全降解，仅残留（1.5±2.3）%；2枚已排出体外。
组织学研究分析显示，支架组1周、2周、4周时食管炎性反应评分分别为（0.2±0.4）分、（0.4±0.5）分、（0.2±0.4）分，与对照组相似（P＞0.05）；上皮层内发现大量PCNA阳性细胞（鳞状上皮细胞），邻近支架的管壁几乎未发现鳞状上皮细胞，PCNA定量分析表明增殖指数在两组间差异无统计学意义（P＞0.05）；PCNA染色发现支架组上皮层为（.4±32.5）μm，较对照组（.5±17.2）μm明显变薄（P＜0.05），免疫染色发现支架组中层平滑肌层为（27.0±10.3）μm，较对照组（93.6±19.0）μm明显变薄（P＜0.05），随访期内各个时间点同组间上皮层、平滑肌层厚度变化差异无统计学意义（P＞0.05）。Masson染色表明胶原主要位于黏膜下，两组各随访时间点支架置入后支架扩张损伤及破坏等组织反应差异无统计学意义（P＞0.05）（图4）。
文章来源：《介入放射学杂志》，,26：-
作者：杨凯，朱悦琦，苑天文，周耕，崔文国，程英升
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