增強(qiáng)穿刺和介入產(chǎn)品超聲可視效果策略及審評(píng)思考

增強(qiáng)穿刺和介入產(chǎn)品超聲可視效果策略及審評(píng)思考發(fā)布時(shí)間：2021-04-30（原創(chuàng)2021-04-30CMDE中國(guó)器審）

體外成像技術(shù)是成功實(shí)現(xiàn)穿刺、活檢及介入置管的基礎(chǔ)，在體外成像技術(shù)的輔助下，可避免血管痙攣、出血、氣胸等并發(fā)癥，使穿刺及介入等臨床操作更加安全有效。研究顯示超聲引導(dǎo)穿刺、活檢及介入置管手術(shù)可降低手術(shù)創(chuàng)傷、減少并發(fā)癥，從而提高手術(shù)安全性和成功率。例如在超聲引導(dǎo)下Seldinger穿刺經(jīng)外周中心靜脈導(dǎo)管置管術(shù)使穿刺成功率顯著提高。

盡管超聲成像輔助操作有諸多便捷和優(yōu)勢(shì)，可視化不良卻制約了超聲成像在多個(gè)方面的應(yīng)用。除了提高超聲探測(cè)設(shè)備精度和靈敏度之外，穿刺及介入器械的改良也是解決超聲可視化不良的重要研究方向，該方向主要通過(guò)對(duì)器械材料改性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化來(lái)增強(qiáng)其在超聲場(chǎng)中的可視性。

一、增強(qiáng)穿刺/介入產(chǎn)品超聲可視效果策略

1、穿刺定位針產(chǎn)品

在穿刺過(guò)程中清晰辨別位置并準(zhǔn)確定位是穿刺定位操作的根本，由于穿刺針表面光滑，在超聲顯影下會(huì)對(duì)入射聲波產(chǎn)生鏡面反射，隨著穿刺針角度變化，當(dāng)與超聲波束夾角越小時(shí)，能被探頭接收的聲波越少，導(dǎo)致超聲下顯影困難。為實(shí)現(xiàn)穿刺定位針在超聲引導(dǎo)下清晰顯影，一般將針的遠(yuǎn)端一段距離設(shè)計(jì)為螺旋形凹槽，形成高回聲反射面，使針端亮度與周圍組織反差較大，在超聲引導(dǎo)下可視效果增強(qiáng)，從而提高治療過(guò)程中的精準(zhǔn)度和安全性。

然而這種設(shè)計(jì)在提高超聲可視效果同時(shí)也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。一方面這類穿刺定位針通常僅在針身頂端或某特定部位設(shè)計(jì)超聲紋路增強(qiáng)面，不利于對(duì)穿刺定位器械的全程跟蹤和定位。另一方面，這種紋路增強(qiáng)面一般設(shè)計(jì)成凹槽結(jié)構(gòu)，帶來(lái)的受力薄弱點(diǎn)對(duì)穿刺定位針總體結(jié)構(gòu)造成潛在損傷，影響了針體的硬度和抗彎折能力，從而增加術(shù)中折斷的風(fēng)險(xiǎn)。

如何增強(qiáng)穿刺定位針的全程超聲反射能力，在提高針體超聲可視性的同時(shí)不破壞針體結(jié)構(gòu)是主要研究方向。近年有學(xué)者提出構(gòu)建含微氣泡的超聲成像增強(qiáng)針刀涂層，該思路利用超聲造影劑微氣泡增強(qiáng)超聲成像的特點(diǎn)，通過(guò)在聚合物涂層中引入微氣泡，利用固化在涂層中的微氣泡來(lái)增加涂層的異相界面，導(dǎo)致超聲反射截面積增大，從而提高針刀涂層的超聲顯影能力。

通過(guò)從涂層中引入微氣泡既能達(dá)到全程超聲可視增強(qiáng)，也可以解決針體局部力學(xué)強(qiáng)度減弱的問(wèn)題。這種方式對(duì)于穿刺定位針增強(qiáng)超聲可視性的設(shè)計(jì)也有一定借鑒意義。

2、介入導(dǎo)管類產(chǎn)品

介入導(dǎo)管是介入治療的關(guān)鍵器械。幾乎所有的介入治療都離不開(kāi)介入導(dǎo)管的輔助，包括向目標(biāo)血管注入藥物、栓塞劑及后續(xù)治療器械；用于擴(kuò)張狹窄、局部引流等。目前介入導(dǎo)管常見(jiàn)的主體材料多為高分子聚合物，如聚烯烴類、聚氨酯及尼龍彈性體等。這些高分子聚合物主體材料的聲阻抗值與生物體組織的聲阻抗值相差不大，因此在超聲引導(dǎo)下進(jìn)行介入置管的可視效果較差，這也是超聲成像輔助介入導(dǎo)管應(yīng)用的主要制約因素。

為改變界面聲波反射程度，目前常用的改性方法主要包括在導(dǎo)管材料中摻入與生物組織聲阻抗差異較大的材料。當(dāng)超聲波在人體組織傳播遇到不同聲阻抗的兩層臨近介質(zhì)界面時(shí)，界面兩側(cè)介質(zhì)的聲阻抗差值越大，其回聲的波幅越高，根據(jù)回聲波幅的高低、形狀等可對(duì)所探測(cè)組織進(jìn)行判斷。因此導(dǎo)管材料摻入劑包括高聲阻抗成分（例如重金屬元素鎢、氧化鈦等）或低聲阻抗成分（例如引入微氣泡或空穴等），這樣通過(guò)與組織聲抗對(duì)比度來(lái)提高導(dǎo)管的超聲反射強(qiáng)度，也有通過(guò)嵌入重金屬顯影環(huán)（如鉑銥合金顯影環(huán)）來(lái)增加導(dǎo)管局部超聲反射強(qiáng)度。為改變超聲波在導(dǎo)管與人體組織界面反射角的大小，一般還可以通過(guò)在導(dǎo)管表面引入特殊的表面形貌特征來(lái)提高超聲的回波程度及回波形狀。

通過(guò)上述改性方法，使超聲信號(hào)在導(dǎo)管與生物組織界面處產(chǎn)生更加清晰可分辨，可進(jìn)一步提高臨床介入操作的精準(zhǔn)性。

3、其他介入產(chǎn)品

由于超聲成像輔助在介入治療領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及迫切需求，各種創(chuàng)新思路層出不窮。例如經(jīng)皮超聲引導(dǎo)房間隔缺損封堵術(shù)用介入導(dǎo)引導(dǎo)絲，通過(guò)將遠(yuǎn)端鎳鈦網(wǎng)設(shè)計(jì)成橫截面較大的梭形結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)超聲下特定位置顯影的功能。該設(shè)計(jì)是利用鎳鈦合金絲編織成與血液形成較大差別的介質(zhì)界面來(lái)增強(qiáng)超聲反射，此外菱形設(shè)計(jì)具有更大的體積及橫截面，從而更容易被超聲探測(cè)。該導(dǎo)絲在超聲引導(dǎo)經(jīng)皮介入治療應(yīng)用時(shí)，在超聲引導(dǎo)下通過(guò)缺損，并引導(dǎo)輸送系統(tǒng)到達(dá)左心房。

二、超聲可視增強(qiáng)產(chǎn)品的審評(píng)思考

穿刺和介入產(chǎn)品在超聲可視效果增強(qiáng)在帶來(lái)更好超聲可視效果的同時(shí)，也引入了相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，應(yīng)對(duì)所涉及的相關(guān)性能要求進(jìn)行分析和驗(yàn)證。

例如上述紋路和凹槽/凸起等設(shè)計(jì)使穿刺針體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，對(duì)針體結(jié)構(gòu)造成一定損傷，從而增加術(shù)中折斷的風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)該類設(shè)計(jì)應(yīng)明確穿刺針材料選擇依據(jù)及熱處理工藝參數(shù)設(shè)定依據(jù)，并在性能要求中增加穿刺力和剛性及韌性等指標(biāo)。

介入導(dǎo)管/導(dǎo)引導(dǎo)絲類產(chǎn)品主要參考YY0285及YY0450系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于增加超聲可視性的各種設(shè)計(jì)，均應(yīng)不降低產(chǎn)品本身安全使用性能。一般來(lái)說(shuō)，在導(dǎo)管原材料主體中摻入高聲阻抗填料會(huì)對(duì)復(fù)合材料屈服應(yīng)力產(chǎn)生影響，而管壁厚度的改變會(huì)影響導(dǎo)管產(chǎn)品的通過(guò)性能和抗扭結(jié)性能，因此在性能驗(yàn)證方面宜全面考慮管壁抗負(fù)壓性能、抗扭轉(zhuǎn)性能、斷裂力等性能并對(duì)產(chǎn)品模擬使用性能進(jìn)行驗(yàn)證。由于高聲阻抗介入導(dǎo)管材料的配方中含有不溶性的無(wú)機(jī)填料或添加劑，在開(kāi)展生物學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)還應(yīng)對(duì)介入導(dǎo)管材料進(jìn)行可瀝濾物分析，同時(shí)關(guān)注浸提液中不溶性微粒。例如硫酸鋇等填料的增加可能導(dǎo)致鋇離子析出增加，產(chǎn)品的重金屬限量超過(guò)相關(guān)的化學(xué)性能要求建議，應(yīng)當(dāng)對(duì)鋇離子的毒理學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)并制定合理限值。此外，還應(yīng)關(guān)注標(biāo)記點(diǎn)、顯像效果穩(wěn)定性等性能要求。

總之，通過(guò)對(duì)器械材料改性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化來(lái)增強(qiáng)其在超聲場(chǎng)中的可視性是一個(gè)很好的方向，同時(shí)也應(yīng)對(duì)引入的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行關(guān)注和控制。

參考文獻(xiàn)：

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/KCMS/detail.

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