人工器官之人工血管培訓(xùn)課件

1、人工器官之人工血管人工器官之人工血管在人體約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細胞，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，我國每年新生12001500萬的嬰兒中患先天性心血管疾病的達6%-10%。在美國約4000萬人某種形式的心血管疾病，動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2人工器官之人工血管在人體約10萬公里長的血管里日夜不停地循環(huán)著約5L的血液，以3人工器官之人工血管3人工器官之人工血管定義發(fā)展分類應(yīng)用發(fā)展前沿人工血管4

2、人工器官之人工血管人工血管4人工器官之人工血管定義：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 ： 生物學 力學 醫(yī)學 什么是人工血管？5人工器官之人工血管定義：人工血管是以尼龍、滌綸、聚四氟乙?。≒TFE）聚氨酯等 人工血管的發(fā)展概況6人工器官之人工血管 人工血管的發(fā)展概況6人工器官之人工血管 19世紀末的探索 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7人工器官之人工血管 19世紀末的探索1）傳統(tǒng)人工血管7人

3、工器官之人工血天然材料：人們將同種和異種動物的動脈用格林試劑、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脈置換人的主動脈是患者活了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，滌綸用于動脈修復(fù)各種新型人工血管材料20世紀初的新思想8人工器官之人工血管天然材料：人們將同種和異種動物的動脈用格林試劑、福爾馬林、酒1、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9人工器官之人工血管1、碳涂層血管 新型人工血管材料9人

4、工器官之人工血管隨著生物醫(yī)學工程的發(fā)展，目前，在外科手術(shù)中，人工血管主要用于暫時性和永久性的取代患者缺損的動脈或靜脈，或作為動脈阻塞時的分流通道，以及腎病患者進行血液透析時所需的動靜脈移植替代管，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和難點。10人工器官之人工血管隨著生物醫(yī)學工程的發(fā)展，目前，在外科手術(shù)中，人工血管主要用于 人工血管的材料的設(shè)計11人

5、工器官之人工血管 人工血管的材料的設(shè)計11人工器官之人工血管 優(yōu)良的的人工血管設(shè)計必須仔細考慮血管構(gòu)造和流變學性質(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12人工器官之人工血管 人工血管的材料設(shè)計12人工器官之人工血管在體內(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；具備對血液流動有利狀態(tài)具有適當?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13人工器官之人工血管在體內(nèi)不變形，沒有異物反應(yīng)，在體內(nèi)不老化；生物相容性13人工有耐疲勞性容易加工成型易于縫合，不會綻開材料

6、易于獲得，易于消毒，價格低廉工程效應(yīng)14人工器官之人工血管有耐疲勞性工程效應(yīng)14人工器官之人工血管從血流動力學方面考慮：血管是可變型的，血液流動和管壁相互耦合，血管有兩種受力狀態(tài)：周向收拉和周向受壓。血管的力學性質(zhì)對血流和脈波傳播產(chǎn)生顯著的影響。同時管壁具有通透性，與物質(zhì)交換有關(guān)。血管的多級分支和尺寸變化：當血管內(nèi)徑小于1mm時不能，血液看成連續(xù)介質(zhì)。人工血管的材料15人工器官之人工血管人工血管的材料15人工器官之人工血管人工血管的多孔性人工血管的皺紋人工血管材料16人工器官之人工血管人工血管的多孔性人工血管材料16人工器官之人工血管從生物學和醫(yī)學方面考慮：在人體內(nèi)植入人工臟器時，血流與異物接

7、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。當一種有弱鍵結(jié)合的蛋白質(zhì)被扭曲而變形時，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17人工器官之人工血管從生物學和醫(yī)學方面考慮：在人體內(nèi)植入人工臟器時，血流與異物接 血液凝固機理(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 當機體組織受損而釋放組織因子時血液凝固按照外源性途徑進行 當血管內(nèi)膜受損或血液接觸異物時血液凝固按照內(nèi)源性途徑進行

8、 人工血管植入后對人體的影響18人工器官之人工血管 血液凝固機理人工血管植入后對人體因此，生物材料植入后引起的凝血按內(nèi)源性途徑進行，其凝血反應(yīng)的基本過程如下： 19人工器官之人工血管因此，生物材料植入后引起的凝血按內(nèi)源性途徑進行，其凝血反應(yīng)的 a. 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并對其進行肽鍵裂解 血液凝固機理 20人工器官之人工血管 a. 接觸活化血液凝固機理 20人工器官之人工血管 b.磷脂膠粒反應(yīng) 在因子XIa生成以后

9、，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 血液凝固機理 21人工器官之人工血管 b.磷脂膠粒反應(yīng)血液凝固機理 21人工器官之人工血管 c. 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絲交織成網(wǎng)，包羅紅細胞、白細胞、血小板和血漿等血液有形成份，便形成了血栓 血液凝固機理 22人工器官之人工血管 c. 凝膠生成血液凝固機理 22人工器官之人工血管新型人工血管材料：1、碳涂層血管

10、 2、蛋白或明膠涂層血管 3、袖狀血管 人工血管的材料23人工器官之人工血管新型人工血管材料：人工血管的材料23人工器官之人工血管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)。碳涂層微弱的負電荷排斥血小板在管壁的沉積，有效減少血栓形成機會；碳涂層不利于平滑肌細胞生長和播散，減少間質(zhì)增生，可以顯著顯著提高血管開通率。24人工器官之人工血管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 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，以進一步提高其生物

11、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，可促進內(nèi)膜形成，進而抑制凝血的發(fā)生；膠原蛋白，能促進內(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，有促進細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。 25人工器官之人工血管 蛋白或明膠特別的袖狀由電腦三維立體模型設(shè)計，優(yōu)化流出道血流動力學，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。26人工器官之人工血管特別的袖狀由電腦三維立體模型設(shè)計，優(yōu)化流出道血流動力學，減少 人工血管的分類27人工器官之人工血管 人工血管的分類27人工器官之

12、人工血管根據(jù)人工血管的制造方法可以將人工血管分為兩類：平織(又稱機織），另一種是針織（又稱線圈編織）。人工血管的分類28人工器官之人工血管人工血管的分類28人工器官之人工血管人工血管的分類29人工器官之人工血管人工血管的分類29人工器官之人工血管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，多孔性細致而小，但其斷端容易松散，呈毛刷狀，質(zhì)地堅硬、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）30人工器官之人工血管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，具有人工血管在臨床的應(yīng)用31人工器

13、官之人工血管人工血管在臨床的應(yīng)用31人工器官之人工血管32人工器官之人工血管32人工器官之人工血管人工器官之人工血管培訓(xùn)課件（1） 動脈疾病：用替代或者架橋（血管旁路手術(shù)）的方式來恢復(fù)血液的通路從而來治療胸主動脈、腹主動脈、骼動脈等血管段。動脈疾病，如動脈栓塞或者動脈瘤。34人工器官之人工血管（1） 動脈疾?。河锰娲蛘呒軜颍ㄑ芘月肥中g(shù)）的方式來恢復(fù)（2） 靜脈疾病：可以替代或者架橋（血管旁路手術(shù)）的方式治療靜脈疾病，如布加氏綜合癥。 35人工器官之人工血管（2） 靜脈疾?。嚎梢蕴娲蛘呒軜颍ㄑ芘月肥中g(shù)）的方式（3） 動靜脈瘺：可以運用在慢性腎病的血液透析過程中，在四肢部分連接自身動脈和靜

14、脈，形成一條可反復(fù)穿刺的血液透析通路。 36人工器官之人工血管（3） 動靜脈瘺：可以運用在慢性腎病的血液透析過程中，在四不同型號的血管在臨床上的應(yīng)用37人工器官之人工血管不同型號的血管在臨床上的應(yīng)用37人工器官之人工血管直徑1824 mm 的人工血管可應(yīng)用于胸腔主動脈的人工血管置換術(shù)。38人工器官之人工血管直徑1824 mm 的人工血管可應(yīng)用于胸腔主動脈的人工血直徑1620 mm * 8 mm Y 型人工血管可應(yīng)用于腹主動脈、雙髂（股）動脈的人工血管轉(zhuǎn)流術(shù)及升主動脈 雙頸（或雙鎖骨下）動脈的人工血管轉(zhuǎn)流術(shù)。39人工器官之人工血管直徑1620 mm * 8 mm Y 型人工血管可應(yīng)直徑610 m

15、m 的人工血管可應(yīng)用于四肢各處動脈及頸部動脈的人工血管轉(zhuǎn)流術(shù)。40人工器官之人工血管直徑610 mm 的人工血管可應(yīng)用于四肢各處動脈及頸部動直徑 68 mm 的錐型血管（一端 8 mm，另一端 6 mm，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)流時改善兩端自體血管口徑不一而造成的吻合困難。 41人工器官之人工血管直徑 68 mm 的錐型血管（一端 8 mm，另一端 人工血管 最新進展42人工器官之人工血管 人工血管 最新進展42人工器官之人2006-10-26 01:26:00來源:華夏時報網(wǎng)友評論0條進入論壇人造血管直徑小于6毫米填補國際空白將應(yīng)用于心臟病治療本報記者鮑穎報

16、道記者昨日獲悉，北京理工大學已經(jīng)成功研發(fā)直徑小于6毫米的“人造血管”，這項技術(shù)填補了國際空白，有助于心臟病的治療。據(jù)北京理工大學材料科學與工程學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)生在一條狗身上進行實驗，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國際性的難題。而一旦臨床實驗成功，這種小口徑的人造血管可以用于取代病人缺損的動靜脈，或作為動脈阻塞時的分流通道，以及成為腎病患者進

17、行血液透析時所需要的動靜脈移植替代管。屆時，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：華夏時報） 人造血管直徑小于6毫米43人工器官之人工血管2006-10-26 01:26:00來源:華夏時報2011年07月29日08:24科技日報劉霞 我要評論(0)導(dǎo)讀美國科學家從生物的循環(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)而堅硬的材料等。據(jù)美國每日科學網(wǎng)站7月28日（北京時間）報道，美國科學家從生物的循環(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)而堅硬的材料、像樹一樣運送物質(zhì)和能量的動

18、力材料以及超材料等。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期先進材料雜志上。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。伊利諾斯大學的科學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的細小管道，這些細小管道能在這種復(fù)合材料內(nèi)形成一個毛細管網(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化學、材料科學及工程專業(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?！泵姥邪l(fā)出模擬血管結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料44人工器官之人工血管2011年07月29日08:24科技日報劉霞 我要評論(0為了制造這些小管道，科學家們對一些特殊纖維進行了處理，讓它們在高溫下降解，當溫度進一步升高時，這些被降解的纖維會蒸發(fā)，只留下細小的管道。最新材料有一個顯著的特征，只需讓不同的液體在該材料內(nèi)循環(huán)，