□ 张向梅 李彦弛 陈易北 董珊
球囊扩张导管一般由导管管体、球囊、不透射线标记、导管座等结构组成,是一种用于扩张狭窄或堵塞的血管或腔道的医疗器械。
使用普通球囊扩张血管时血管壁受力不均,容易导致血管内膜/斑块无序撕裂,因此用于中、重度冠状动脉钙化病变扩张时,成功率低且并发症发生率较高。随着经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)、经皮腔内血管成形术(PTA)以及相关医疗器械的发展,通过在球囊表面附加元件而研发的压力聚焦型、约束型、药物涂层等特殊球囊,为血管狭窄辅助或主要治疗提供了更多选择。
与普通球囊相比,特殊球囊的附加元件通过改变球囊对血管壁的作用力,以改善扩张效果,有助于提高手术即刻成功率及远期预后。特殊球囊可用于冠状动脉钙化病变处理和支架内再狭窄治疗、血液透析患者动静脉内瘘和中心静脉狭窄治疗、股腘动脉PTA辅助治疗、膝下动脉血运重建等。充分了解不同类型产品的作用原理、结构组成和临床应用,细化产品性能研究的考量重点,精准识别产品风险点,科学评价风险控制措施验证的有效性,有助于提高审评效率。
压力聚焦型球囊
压力聚焦型球囊包括切割球囊、棘突球囊、乳突球囊、刻痕球囊等。
切割球囊
切割球囊表面附有三组或四组显微刀片,刀片沿球囊长度方向并在球囊周向均匀分布,相邻刀片呈120°或90°角。球囊折叠状态时刀片被折叠翼包裹,球囊扩张时刀片在钙化斑块上形成浅切口,使斑块按预期在切口处产生裂纹或断裂,减少血管内膜不规则及严重撕裂,在相对较小的扩张压力下达到扩张效果。但刀片元件的存在也增大了球囊折叠状态时的轮廓外径,降低了产品在血管内的通过性。
切割球囊适用于冠状动脉轻、中度钙化病,或在旋磨术后对病变进一步预处理。需要注意的是,切割球囊用于冠状动脉的禁忌证包括:参考血管直径<2mm、长度>20mm的弥漫性病变;无保护的左主干病变;严重成角及极度扭曲血管的病变;血管内超声成像提示的Ⅲ~Ⅳ级严重钙化病变;慢性完全闭塞病变及狭窄>95%的病变。目前,我国已上市的切割球囊产品主要应用于冠状动脉、外周血管。
【审评关注点】
该类产品性能研究需要额外考虑显微刀片外观、刀片尺寸(长度、高度)、刀片与球囊结合强度、刀片切割性能、球囊轮廓外径、通过性能、球囊卸压后的形态(球囊回缩时对刀片的包裹)等。
棘突球囊
棘突球囊外有3条呈120°分布的棘突元件,一般为高分子材料。球囊扩张时,棘突元件挤压斑块形成裂纹,能防止球囊滑动。棘突元件仅与球囊两端连接,使用过程中转动球囊可能导致棘突元件缠结,第二根导丝经过球囊时也有发生缠结的风险。为避免发生缠结,不建议在支架网眼内应用棘突球囊。
棘突球囊用于支架后扩张时,棘突元件与支架远端缠结可能引起支架远端纵向变形,且棘突元件在球囊扩张时可能发生翻转,三角形截面的棘突元件由顶角朝向血管壁转为朝向球囊,对球囊进行挤压,削弱对血管壁的应力集中效果。
棘突球囊适用于冠状动脉轻、中度钙化病,或在旋磨术后对病变进一步预处理。目前,我国已上市的棘突球囊产品主要应用于冠状动脉和外周血管。
【审评关注点】
该类产品性能研究需要额外考虑棘突元件外观及尺寸(高度)、棘突元件断裂强度、棘突元件与管体连接强度(适用于棘突元件与球囊非一体成形的产品)、球囊充卸压过程球囊表面应力应变分析、球囊棘突元件疲劳、模拟使用过程中棘突元件缠结以及翻转、球囊通过性能、与其他医疗器械的兼容性等。
乳突球囊
乳突球囊表面附有多个乳状突起,一般为聚氨酯或硅胶材料,球囊扩张时乳状突起可以压裂斑块。乳状突起能够增加球囊与血管壁之间的摩擦力,避免球囊扩张时滑动。研究人员对157例患者进行回顾性分析发现,乳突球囊用于冠状动脉支架内再狭窄治疗取得了良好的临床效果。目前,我国已上市的乳突球囊主要适用于冠状动脉。
【审评关注点】
该类产品性能研究需要额外考虑乳突尺寸及分布、乳突与球囊的连接强度(适用于乳突与球囊非一体成形的产品)、球囊表面应力应变分析、防滑等。
刻痕球囊
刻痕球囊的设计理念源于双导丝技术,即在球囊外再置入一条额外的伴行导丝,当球囊扩张时,外部伴行导丝应力集中,从而有效地压碎硬斑块。
刻痕球囊含有的刻痕组件一般由镍钛合金制成,表面经电抛光。刻痕组件通常为几条刻痕丝以直行或者轴向螺旋盘绕的方式包覆于球囊表面,仅两端与管体连接。球囊未充盈时,刻痕组件贴附于球囊的表面,使刻痕球囊拥有与普通球囊类似的通过性。球囊充盈后,刻痕组件呈螺旋状贴附于血管壁,起到类似于螺丝的固定作用,防止球囊的滑动。刻痕球囊主要用于对冠状动脉狭窄病变进行预扩张、PTA术、动静脉瘘的狭窄病变。
【审评关注点】
该类产品性能研究需要额外考虑刻痕组件外观、尺寸、连接强度、应力分析、模拟使用过程中刻痕组件与其他器械的兼容性等。
约束型球囊
PTA中由于球囊在轴向的过度扩张以及纵向的剪切力等因素,常会造成限制性夹层等并发症。
约束型球囊扩张导管(也称巧克力球囊)具有金属丝约束结构,球囊扩张时形成枕部和凹槽部,可使球囊更加均匀地扩张。约束型球囊外部的金属丝扩张时不直接接触斑块,不具有刻痕和切割作用。在球囊充盈扩张时,无约束结构束缚的区域形成相对高压区,有约束结构束缚的区域形成相对低压区,从而产生一定的缓冲作用来减少球囊扩张对血管内膜的损伤,有效减少夹层的发生和补救支架的植入。
【审评关注点】
该类产品性能研究需要额外考虑约束结构外观及尺寸、约束结构疲劳性能、球囊扩张后表面形态等项目。此外,峰值拉力的检测位置需要涵盖约束结构自身及其与其他组件连接处。
此外,还建议针对这类产品的约束结构开展受力分析,可采用有限元分析受力最劣情况,可辅助选择典型型号规格并了解约束结构断裂模式,亦可用于作为约束结构设计依据的支持性资料。
药物涂层球囊
药物涂层球囊(DCB)表面涂覆的药物能抑制血管内皮细胞增生,球囊扩张时药物与狭窄处血管内膜充分接触,药物被血管壁吸收,从而抑制再狭窄。与药物支架相比,DCB不需要植入异物、血栓风险低,可以有效降低后续炎性反应及药物持续接触所造成的内皮化障碍,减小再狭窄发生率。
DCB在冠状动脉疾病中最常用于支架内再狭窄。对于治疗分叉病变,DCB可以减轻分叉嵴的偏移,避免局部金属物堆积及药物分布不均等问题,从而优化治疗结果。除此之外,DCB还被应用在冠状动脉大血管原发病变、冠状动脉慢性闭塞病变及其他冠状动脉原发病变上。
关于DCB在外周动脉疾病中的应用,美国血管外科学会(Ⅰ类,证据级别 B)和美国心脏病学院基金会/美国心脏协会(Ⅰ类,证据级别 A)建议,对于有严重功能性或生活方式限制性残疾的患者,如果治疗后症状改善被认为是合理的,药物治疗或运动治疗或两者均无效,且获益-风险比被认为是有利的,则可采用血管内治疗间歇性跛行。心血管血管造影和介入学会的现行指南建议将DCB作为股腘动脉疾病的标准治疗方案。但是对于膝下动脉粥样硬化疾病,DCB的作用和优势存在争议。DCB在颅内动脉粥样硬化狭窄中的临床应用也比较有限。
第二代DCB包括约束型DCB、刻痕DCB。约束型DCB将药物涂层与约束结构设计于一体(比如美国食品药品管理局批准上市的产品Chocolate Touch、我国已上市的外周动脉紫杉醇涂层约束型球囊扩张导管),旨在使球囊均匀可控扩张,减少血管壁上的应变和损伤,同时实现管腔准备与药物转载。刻痕DCB将药物涂层与刻痕组件设计于一体,比如我国已上市的外周刻痕药物球囊扩张导管,针对血液透析通路狭窄病变而设计,使用前不需要对病变进行预扩张。
【审评关注点】
特殊DCB性能研究在参考药物涂层球囊扩张导管注册技术审查指导原则的基础上,还需要考虑其他元件的附加性能及其他元件对药物涂层的影响。
(作者单位:国家药监局医疗器械技术审评检查大湾区分中心)