TWI578975B - 人工血管 - Google Patents

Description

人工血管

本發明係關於一種人工血管(vascular access graft)，特別是一種在穿刺後能自我密封型式之人工血管。

罹患腎衰竭的人需要經常性的血液透析治療，此透析治療需要由個體中抽出血液，並經由執行衰竭腎臟功能的透析儀來循環血液。處理後，在將血液輸回個體。一般而言，此程序一週進行三次並持續多年，且每次治療需要插入透析針頭以抽出及輸回血液。此外，透析需要相對較快速的血液流速，因此所需之針頭相當大。

此型式經常性透析治療的問題在於，病患固有血管的強度不足以抵抗因大口徑針頭重複穿刺及血管內可達透析速率之足夠流速所造成之塌陷。一種解決此問題的方法是以外科手術用人造移植物架接皮膚下之一動脈與靜脈，在病患前臂內側或大腿上端產生一位置。此外科手術提供一種簡易取得的血管於透析針頭插入處。取而代之的是，經由將動脈及靜脈縫合在一起形成自體移植物，但可能當產生一處容易取得之位置時，此自體移植物和任何固有血管一樣，仍然易於結疤及塌陷。

在植入合成移植物(下文稱為人工血管(access graft)或分流移植物(shunt graft))處，期望該移植物具有自我密封特性，否則因血液可由透析針頭穿刺人工血管後所遺留之孔隙滲漏，尤其是在緊接於植入人工血管後或移植物週圍完全復原前的幾週內(詳見Daubgirdas et al Handbook of Dialysis)。

在技術中已知有許多不同型式的具有自我密封特性之人工血管，例如美國專利第4,619,641號中揭示一種含同軸雙腔管的人工血管，內管及外管由例如Teflon PIPE或Dacron合成聚酯纖維製造，外管與內管之間隔內充填生物相容性聚合物，例如矽氧橡膠密封劑。

WO01/28456揭示一種層壓自我密封人工血管，該人工血管包含一內層、一圍繞該內層之間層及一圍繞該內層與間層之外層。內層由膨脹FIFE製造，間層包含不同密度材料之交替區域，包括低密度材料，例如FIFE棉。

自我密封人工血管之其他實例包含結合肝素之聚碳酸酯(詳見Hazinedaroglu et al Transplantation Proceedings 2004;36(9): 2599 to 2602)或聚胺甲酸酯(詳見Wean et al Asian Cardiovascular and Thoracic Annals 2003;11: 314-318)所構成之移植物。

此類合成之人工血管的問題在於動脈/靜脈接合處，隨時間經過，移植物之內腔會變得狹窄。此外，即使是合成、自我密封人工血管，在透析過程中重複穿刺可造成內部結痂，導致降低血流而最終阻塞。再者，通過人工血管之血流通常非常湍急，尤其是當透析時透析針頭插入移植物中時。湍急的血流造成在人工血管內側形成原纖維，再次導致血流降低，甚至人工血管之阻塞。

本發明尋找減緩上述一或多種問題。

本發明提供一種包含具有末端及近端之延伸導管的人工血管，至少一部分延伸導管具有自我密封特性，因而該部分在透析針頭穿刺後仍不會滲漏，其中人工血管進一步包含螺旋鰭片，向內突出於延伸導管之內表面，並平行於延伸導管之軸線延展。

適宜的是，螺旋鰭片由延伸導管之末端延展至終點，延伸導管近端缺少該螺旋鰭片。

較佳為，螺旋鰭片由延伸導管末端延展少於延伸導管總長之50%，更佳為少於25%，更佳為少於15%。

有利的是，螺旋鰭片具有5°至20°間之螺旋角，較佳為8°至17°間，最佳為8°至16°間。

適宜的是，螺旋鰭片之螺旋角隨螺旋鰭片長度而變化。

較佳地，螺旋鰭片由單一迴旋之50%至150%所組成，更佳為單一迴旋之80%至120%。

適宜的是，螺旋鰭片向內突出於延伸導管之內表面，至延伸導管縱軸到內表面之距離的35%至65%之間的位置，較佳為距離的40%至60%之間，更佳為45%至55%之間，最佳為距離之50%。

有利的是，人工血管進一步在延伸導管外側包含一外顯突起，其中導管上該突起之設置對應於延伸導管末端與近端間螺旋鰭片之終點位置。

較佳為，該外顯突起為一外顯環狀物，其完全或部分包圍延伸導管外部。

較佳為，外顯突起由延伸導管外部延展1mm至4mm，更佳為由延伸導管外部延展2mm。

有利的是，外顯突起沿著延伸導管長之長度為3mm至6mm，較佳為4mm至5mm，最佳為沿著延伸導管長之長度為4.5mm。

適宜的是，人工血管進一步包含一外部螺旋構造，其環繞延伸導管外部而軸向延展，用於支撐延伸導管。

較佳為，外部螺旋構造之螺旋角大於螺旋鰭片之螺旋角。

有利地，外部螺旋構造具有大於50°之螺旋角，較佳為65°至80°間。

適宜的是，延伸導管之末端及/或近端包含一接合帽(anastomosis hood)。該接合帽使人工血管易於附著於靜脈或動脈。

較佳為，人工血管進一步包含位於延伸導管外部周圍之軸向延展的變形螺旋狀物，其中變形螺旋狀物使延伸導管變形，以便提供螺旋鰭片向內突出於延伸導管之內表面，如此內部螺旋鰭片對應於外部變形螺旋狀物，其中外顯突起為變形螺旋狀物整體之一部分。變形螺旋狀物及外顯突起依WO 2005/092240所述方法製造，其於本文一併作為參考。

或者，外顯突起與變形螺旋狀物分離，並固定於延伸導管外部。例如外顯環狀物夾於延伸導管周圍。

有利的是，延伸導管由ePTFE製造，且變形螺旋狀物及外顯環狀物由非可變形材料製造，例如聚胺甲酸酯。

螺旋鰭片在血液通過人工血管時施加渦流。

本文所使用之「螺旋狀物」及「螺旋」涵蓋螺旋狀物及螺旋之數學上定義及螺旋及螺旋形之數學上定義的任何組合。

本文所稱「螺旋角」為螺旋與其所形成之軸線間的角度，特別是管狀移植物之軸。

參照第1圖，人工血管或分流移植物1包含一具有自我密封性質之延伸導管2，該延伸導管2由撓性材料製造。在此實施例中，該延伸導管2包含一內管，位於同軸之外管內，其中內管與外管由ePTFE製造。內管與外管間之間隔充填自我密封、非生物可降解、生物相容性聚合物，例如US4,619,641中所述之矽氧橡膠密封劑，其併於本文做為參考。

然而，對於本發明而言，依此方式構築所得之延伸導管2之自我密封性質並不是必要的。因此，在另一實施例中，該延伸導管2由結合肝素之聚碳酸酯/聚胺甲酸酯所製，如Hazinedaroglu et al Transplantation Proceedings 2004;36(9): 2599-2602中所述，其併於本文做為參考。或者，人工血管可為一種聚胺甲酸酯移植物，如Wean et al Asian Cardiovascular and Thoracic Annals 2003;11: 314-318中所述，或為一種多層人工血管，如WO01/28456中所述，其各併於本文做為參考。重要的是，在以透析針頭穿刺延伸導管2管壁後(即，在插入透析針頭並移除後)，延伸導管2管壁仍然不滲漏，如此，當移植後，血液不會在穿刺後滲出人工血管1。

延伸導管2包含近端3及末端4，經延伸導管2之內腔相互液體傳遞，該內腔由延伸導管2之內表面5界定。螺旋鰭片6向內突出於延伸導管2之內表面5，並平行於延伸導管2之軸，由延伸導管2之末端4延展至終點7，如此，該螺旋鰭片6由單一迴旋組成。換言之，螺旋鰭片6產生一完整之的360°旋轉。如本文實施例1所顯示，為了在血液通過導管2時提供渦流，僅需一內部螺旋鰭片之單迴旋。再另一實施例，螺旋鰭片可比此更長或較短，且可例如為單一迴旋之50%至150%，較佳為其之80%至120%。

在此實施例中，螺旋鰭片6之截面為一鐘型。然而，在另一實施例，螺旋鰭片具有不同之截面，例如具有WO03/045379中所述之U型截面，或WO02005/004751中所述之三角形截面，其各併於本文做為參考。

螺旋鰭片6之高度(即，由延伸導管2之內表面5至螺旋鰭片6之頂端的距離)為延伸導管2半徑之50%。延伸導管2之半徑為延伸導管2之內表面5至延伸導管2之縱軸的距離。此高度之螺旋鰭片6在血液通過導管2時產生理想的渦流模式。然而，在另一實施例中，螺旋鰭片6之高度可為延伸導管2半徑之35%至65%、40%至60%或45%至55%。

需理解的是，螺旋鰭片6僅延展於延伸導管2之部分長度，延伸導管2之總長(即，近端3至末端4之距離)依據個別病患及移植部位而不同，但一般為30至50cm。同時，帶有螺旋鰭片6之延伸導管2的長度比例亦依據個別病患而不同，帶有螺旋鰭片6之延伸導管2的部分通常小於延伸導管總長之50%。在一較佳實施例中，小於帶有螺旋鰭片6之延伸導管2總長的25%或小於15%。若在欲插入透析針頭期間，針頭撞擊到螺旋鰭片6，則螺旋鰭片6通常將阻礙透析針頭的插入，故較佳為減小帶有螺旋鰭片6之延伸導管2長度。

第3圖顯示一實施例，其中非可變形外顯環狀物8環繞於延伸導管2。環繞於導管2外圍之外顯環狀物8的位置對應於延伸導管2之末端3與近端4間的螺旋鰭片6之終點7位置。此表示螺旋鰭片6之終點7有用於避免如上所述之透析針頭意外地插入螺旋鰭片6。外顯環狀物8由延伸導管2外部放射狀均勻向外突出2mm，並沿導管2之長延展4.5mm。在本發明較佳實施例中，人工血管1於導管2之末端4進一步包含一接合帽17。接合帽17為一ePTFE摺板，其自延伸導管2之末端4向後延展。接合帽17具有相同於延伸導管2之一管型，其中部分管子被截除。由側邊觀之，如第3圖所示，接合帽17之截除邊緣為S型。接合帽17沿著線x-x具有U型截面。螺旋鰭片6起始於接合帽17對側位置。在導管之近端3亦提供接合帽(未顯示於第3圖)。

螺旋鰭片6之螺旋角為5°至20°，較佳為8°至16°。在完成一單迴旋時，較高的螺旋角需要較短的螺旋鰭片6(即，終點7較接近延伸導管2之末端4)。在一些實施例中，螺旋鰭片6之螺旋角隨鰭片之長度而變化。例如在一實施例中，在終點7之螺旋鰭片的螺旋角為5°，且該螺旋角穩定地增加，因而在延伸導管2之末端4為16°。在一實施例中，提供二或三片螺旋鰭片6，自導管2之末端4延展。

在一些實施例中，支持延伸導管2之外部螺旋構造提供於延伸導管2之周圍。外部螺旋構造(未顯示)具有比螺旋鰭片6還高的螺旋角。外部螺旋構造之螺旋角一般大於50°，且較佳為65°至80°。適當外部螺旋構造的進一步細節及如何提供移植物一內部螺旋鰭片及任意地外部螺旋構造的細節揭示於WO2005/092240，其併於本文作為參考。此外部螺旋構造防止延伸導管2之扭折。然而，因為延伸導管2為自我密封，且包含在內外管間具有自我密封、生物相容性聚合物的軸向管，延伸導管2之扭折通常並不是問題。因此，外部螺旋構造可以省略，其具有外部螺旋構造不會妨礙透析針頭插入延伸導管2之優點。

第5圖顯示本發明一實施例，其中人工血管1進一步包含一變形螺旋狀物9，其中外顯環狀物8為變形螺旋狀物9整體之一部分。螺旋鰭片6以WO 2005/092240所述方法形成，該方法併於本文作為參考。使用此方法，外顯環狀物8之形成可同時達成，以獲得整體連接之變形螺旋狀物9及外顯環狀物8。第4圖顯示適用於此方法之模製設備，其中延伸導管2以箭頭12所示方向置於圓柱形心軸10上，心軸10表面具有一軸向延展之螺旋溝槽11，溝槽11之尺寸及長度對應於移植物1之螺旋鰭片6的所欲尺寸。延伸導管2及心軸10被緊密地裝入鑄模13中，包圍導管2及心軸10的鑄模13內表面14形成一圓柱體，且該圓柱體在其表面具有一軸向延展之環形溝槽15(對應於外顯環狀物8)。將融化之聚胺甲酸酯經由注射溝槽16注入導管2與鑄模13之間。經由將融化之聚胺甲酸酯壓入心軸10上之螺旋溝槽11而將延伸導管2變形，因此造成螺旋鰭片6。此融化之聚胺甲酸酯硬化形成對應之外部變形螺旋狀物9。該融化之聚胺甲酸酯亦流入包圍導管2之圓柱體的環形溝槽15，因而形成外顯環狀物8。在注入步驟期間施用熱及壓力(100Psi及190℃)燒結聚胺甲酸酯於延伸導管2上。在另一實施例中，外顯環狀物8與導管2分開製造，並以例如嵌合之方法將其裝於導管2之外部。

在用途上，如技術中所知，人工血管1被移植於需血液透析之病患的前臂或大腿上端。如第2圖所示，人工血管1形成U型，如此，近端3與末端4相毗鄰。人工血管1之近端3縫合於動脈，而人工血管1之末端4縫合於靜脈，如此，動脈及靜脈被橋接。

因此，一旦植入人工血管1，血液由近端3經由人工血管1之內腔流至人工血管1之末端4。當血液通過內部螺旋鰭片6，施加一渦流於血液，此降低血液之紊流，因此降低在移植物/靜脈接點處內腔狹窄的發生率。為了簡便病患之透析，透析針頭週期性的插入人工血管1。當針頭插入人工血管，針頭所引起之血液紊流因血液通過內部螺旋鰭片6而被減小，並施一渦流於血液。如第7圖所示，當針頭插入人工血管1時，亦保持經人工血管1所施加之該螺旋血流模式。即，如實施例2所示(特別是經由48小時及14日流動泵分析(flow pump analysis)結果)，螺旋鰭片6所施加之渦流在增加血流流速時可被維持。因血液經由針頭被抽出及輸回而發生增加的血流流速(例如在血液透析)，經由人工血管1在增加的血流速率中施加渦流於血流，經由末端吻合術降低了紊亂的血流，因此，降低對組織擴大的刺激及/或凝血，及人工血管1阻塞之可能性。此外，同時通常可避免延伸導管2內腔狹窄，若此狹窄確實發生，然後經由延伸導管2之血流因渦流而更有效率，因此可延長人工血管1的機能週期。之後，此對於病患畢生產生新的透析進入點所需之手術介入可以減少。

在用途上，一旦植入人工血管1，第3圖所示之外顯環狀物8可透過病患皮膚感覺到。該外顯環狀物8表示在延伸導管2之近端3與末端4之間，螺旋鰭片6之終點7的位置。延伸導管2之近端3與末端4亦在植入後亦可在其接合於病患適當血管的個別位置感覺到。帶有螺旋鰭片6之導管2的長度可被確認延展於導管2之末端4與外顯環狀物8之間的部分導管2。在透析期間，較佳的是針頭並不會插入帶有螺旋鰭片6之導管2的範圍，以至於使通過鰭片6所施加於血流之渦流更有效，且避免螺旋鰭片6阻礙針頭。外顯環狀物8的存在能夠使針頭對準螺旋鰭片6之終點7與延伸導管2之近端3位置間的人工血管1，因此避免插入帶有螺旋鰭片6之延伸導管2的部位。

本文所述之人工血管1適於移植於身體需要維持螺旋狀血流於增加的流速的任何位置。例如，人工血管1使用作為在前臂或大腿之一種透析用分流器、作為用於輸送或藥物灌注用之一種靜脈內管路，或作為一種進出導管。

實施例1

引言：

進行100mm長之筆直移植物之短流測試(Short flow test)，並證實為了施加渦流於通過移植物之液體流，在移植物中僅需單迴旋之內部螺旋鰭片。

目標：

進行超音波量測受測移植物之上游及下游，以決定旋轉數目(峰值橫向速度比最大直線速度)，及量測在移植物上游含有及不含螺旋嵌入物之100mm長的直線移植物下游處所存在之C.T.F.S.(特性橫向流標記(Characteristics Transverse Flow Signature))。

目的：

比較此100mm筆直移植物與100mm螺旋移植物及C.F.D.(計算流體動力學；Computational Fluid Dynamics)結果。

設備：

網路電腦設備(TCT電腦及配件)

超音波設備(配備Sony攝影機及配件之GE LOGIQ 400 CL)

流動泵浦及水浴設備(Braveheart)

移植物：1 x 100mm長，無內部鰭片

1 x 100mm長，具有80螺旋角度之內部螺旋鰭片及形成約完整迴旋之83%

1 x 100mm長，具有170螺旋角度之內部螺旋鰭片並構成約完整迴旋之83%。

螺旋嵌入物 1.　螺旋嵌入物A 說明：

無鰭片，100mm有效長度，乳膠塗覆纖維材料，直徑8mm。

2.　螺旋嵌入物B 說明：

210鰭片角度，2.5mm鰭片深度，p3輪廓，1個鰭片，60mm有效長度(直線鰭片長度)，鋁材料，直徑8mm，之後，無鰭片，100mm有效長度，乳膠塗覆纖維材料，直徑8mm。

3.　螺旋嵌入物C 說明：

-210鰭片角度，2.5mm鰭片深度，p3輪廓，1個鰭片，60mm有效長度(直線鰭片長度)，鋁材料，直徑8mm，之後，無鰭片，100mm有效長度，乳膠塗覆纖維材料，直徑8mm。

環境條件：標準室溫及壓力。

泵浦設定：CONSTANT 17mL/s：固定流速17mL/s。

參考資料：Kang and Bonneau 2003,and Cooney 1976 in Biomedical Engineering Principles。

旋轉數目(峰值橫向速度比最大直線速度)提供於表1。

存在或不存在C.T.F.S.(特性橫向流標記)之觀測提供於表2。

結論：

C.T.F.S.(特性橫向流標記)，即具有及不具210嵌入物之螺旋移植物下游可觀察到連貫之流量。此表示移植物內部螺旋鰭片之單一迴旋能將通過移植物之流體施加渦流。

實施例2

當在豬隻模式中，移植作為血液透析之動靜脈導管通道，進行研究以比較Vascutek所提供之TFT SLFTM Arteriovenous Graft與非螺旋Arteriovenous Graft(對照移植物)。

研究之主要目的為測定螺旋(TFT)移植物是否如預期執行(即，使用Doppler Ultra Sound證實恢復螺旋層狀血流)。

如果渦流移植物可被輕易且安全植入頸靜脈及頸動脈內，則其他研究目標確定；及研究在血液透析針頭插入期間及研究期間之流速及流動模式之傾向。

於University Medical Center Utrecht進行研究(Heidelberglaan 100,3584 CX Utrecht,The Netherlands)。所有實驗於測試場所，在合格的BioSurgical人員指導下，依可利用之標準操作程序進行。

測試裝置：

渦流及直線非渦流移植物單獨包裝，並以唯一序號辨識(列於以下此實施例之第5節)。

概述：

實驗一共使用四隻豬隻。在相同手術期間，二隻豬隻接受直線及渦流移植物(單側相對於對側)，並於48小時後結束。另二隻動物以相同方式測試，並於二週後結束。在手術48小時內並無動物死亡。

按照預定動物存活二日及二週，此證實存在或不存在血栓、移植物功能之充分性及內膜增殖。移植物之功能以Duplex估計，並以外植體(explant)病理學評估二週存活者之移植物狀況。

檢測特定研究終點，且包括外科手術操作特性、移植物之活體內運作、於研究結束之裝置的肉眼及病理分析、及研究動物之發病及死亡率。

模式：

豬隻不低於50公斤重。由於豬隻在解剖學及生理學上類似於人類，而廣泛使用於血管(外科)研究，因此選擇豬隻模式用於此研究。此外，豬隻易於取得，且其大小容許各種血管手術之介入。

圈養及照護：

動物在第一次手術日期之前二週由烏特勒支大學(Utrecht University)認可之供應商取得。在到達動物實驗室(Animal Laboratory Facility)後，進行測試物品之確認並觀察動物任何不利之身體狀況。測試物品儲存於適當條件下。

整個研究當中，經由繫上大的易於辨識之具獨一識別號碼的耳標籤，BioSurgical人員可識別出個別動物。

豬隻圈養於標準化條件之室內畜舍，並供應食物及飲水每日二次。

外科手術前之藥物治療：

在手術前，將80mg劑量之阿司匹林經口投與(PO)至各動物6日。在手術前給予1日之氯吡格雷(Clopidogel(Plavix；保栓通))225mg，並持續至最後。整個研究當中，Plavix(保栓通)之劑量維持在75mg/d，與80mg/d之阿司匹林。在橫斷鉗閉術(crossclamping)前以肝素處理。

動物之準備及麻醉：

手術前至少12小時，移除固體食物，飲水則任意供給。動物預先給與阿扎哌隆(azaperon)(2.0mg/kg)及克他明(ketamine)(1.5mgkg)，以肌肉注射投與。建立靜脈留置針，且各動物靜脈內接受戊硫代巴比妥(thiopental)(2.0mg/kg)及阿托品(atropine)(1.0mg)。將動物氣管內插管及機械性換氣，經提供氧及空氣之混合物(1:1vol/vol)維持麻醉，並靜脈內灌注咪達唑侖(midazolam)(每小時0.6mg/kg)及檸檬酸舒芬太尼(sufentanil citrate)(每小時0.6mg/kg)及本可松(pancuronium)(Pavulon)。調整所有流通空氣參數以保持動脈血液氣體及pH在生理範圍。放置直腸溫度探針以記錄核心體度(core body temperature)。

手術方法：

藉由縱向切開頸中線，雙邊共同切開頸動脈及內部之頸靜脈。

任意局部投與5mg/ml稀釋的(1:2)罌粟鹼(papaverine)，以防止血管痙攣。

使用4mm血管周圍流量探針(Transonic Systems)量測通過頸動脈及頸靜脈之基準流量。

在處理導管之前提供肝素100IU/kg(IV)。

使用無創傷鉗鉗住動脈，並進行8-mm動脈切開術。

使用8-0聚丙烯線，以連續縫法產生20°至30°角的端對邊(end-to-side)之吻合術。

計量6mm直徑且10-15cm長之所使用ePTFE移植物，以相似方法產生靜脈吻合。

在完成吻合術後，量測經過動脈(即吻合之近端及末端)與靜脈(即近端及末端)之血流數分鐘。以近端頸動脈之流量減去末端動脈之流量，計算移植物流量。

術後照護：

動物一旦有足夠之潮氣量之自主呼吸，立即脫離換氣機。

將動物於室內畜舍個別圈養，並小心觀察。

使動物於最初二日(每日二次)接受止痛劑(丁基原啡因(Buprenorfine)，Temgesic，0.3mg肌肉內投與)，且每二日一次抗生素(阿莫西林，Clamoxyl)歷時5日。在研究期間，使動物於食物中接受每日劑量325mg之阿司匹林(PO)及每日75mg Plavix(保栓通)(PO)。任何併發症及動物狀況之變化立即向研究主管報告，在此研究期間並無遭遇到併發症。

外植體程序：

分別於48小時(2隻動物)及14日(2隻動物)將動物犧牲，如上述規程將動物預備及麻醉。將動物以肝素處理(100單位/kg)後，以血管造影術及彩色都卜勒超音波(Color Doppler Ultrasound)評定螺旋及直線ePTFE移植物開放性及適合性。當麻醉時，以過量巴比妥鹽(barbiturate)/飽和KCL溶液靜脈注射，將動物安樂死。

組織病理學：

在研究終了，將靜脈與動脈以緩衝溶液灌流，並將具有義體(prosthesis)之部分外植，保存於所供應之樣本容器內，並移至病理實驗室。

獸醫管理：

所有實驗依測試設備所得之標準操作程序，在合格BioSurgical人員指導之下進行。以每日為基礎，動物健康經主治獸醫師評估，且並無觀察到健康問題。

測式物品鑑定、研究日期及持續期間

使用之裝置

裝置ID、研究日期及移植期間

渦流移植物及對照移植物之詳細檢測結果 檢查-血管造影術及手術時期之發現 48小時外植體血管造影術：

豬隻1及2二者顯示未閉鎖的頸動脈，人工血管(螺旋及控制移植物)。

豬隻1具有正常頸靜脈之開放性，而豬隻2在末端頸靜脈、靜脈吻合末端具有有限的狹窄/痙攣。

於48小時外植之手術時期之發現

在露出手術位置後，切開移植物，豬隻1及2二者顯示良好之早期手術變化，無併發症，完整的吻合。

14日外植體血管造影術：

豬隻3及4二者顯示未閉鎖的頸動脈，人工血管(螺旋及控制移植物)。豬隻4在近端吻合處具有狹窄/痙攣且具有正常頸靜脈之開放性，而豬隻3具有有限的狹窄/痙攣，最大為流出部分直徑的一半，位於靜脈側(末端頸靜脈，靜脈吻合末端)。

於14日外植之手術時期之發現

在露出手術位置後，切開移植物，豬隻3及4二者顯示良好之早期手術變化，無併發症，完整的吻合。

組織學數據 48小時肉眼可見之發現

在外植體，將移植物及末端吻合縱切切開並檢測。檢測並拍照螺旋移植物內部。

於螺旋移植物內、黏接脊部並無血栓之證據，且特別是在末端吻合處無不利之發現。

彩色都卜勒超音波結果 手術期間之彩色都卜勒超音波 48小時外植 豬之1：

螺旋及對照移植物完全未閉鎖，具有完全未閉鎖之吻合。靜脈吻合峰值心臟收縮速度為螺旋移植物160mls/sec及對照組244cm/sec。

螺旋移植物末端吻合之最初評估顯示，在心舒張，具有重疊迴流之渦流模式最為顯著。於對照移植物、末端吻合或末端頸靜脈並未發現渦流。特別是雙螺旋，與非渦流一樣見於末端吻合。

在術中監測之第二步驟，當頸靜脈非渦流之分量提升於接近頸靜脈處，可提供解決結紮頸靜脈近端至末端吻合。

近頸靜脈結紮之後：

於螺旋移植物之末端吻合及末端吻合之末端處證實具有渦流。對照移植物中於末端吻合或靜脈並未發現渦流。結紮所獲得之效果是改善在螺旋移植物中所見之渦流，且此效果確實清楚地被觀察到。

豬隻2：

螺旋及對照移植物完全未閉鎖，具有完全未閉鎖之吻合。靜脈吻合峰值心臟收縮速度為類似之160-180cm/sec。

在螺旋移植物上之末端頸靜脈被注意到口徑減小。進行近端頸靜脈之結紮，且在螺旋移植物末端吻合的改善渦流被證實。

14日外植物 豬隻3：

螺旋及對照移植物完全未閉鎖，具有完全未閉鎖之吻合。靜脈吻合峰值心臟收縮速度為螺旋移植物146cm/sec及對照組403cm/sec。

螺旋移植物末端吻合之最初評估顯示渦流模式。於對照移植物、末端吻合或末端頸靜脈並未發現渦流。特別是雙螺旋，與非渦流一樣見於末端吻合。14日移植物損傷過度於近端內部頸靜脈之結紮並不可能發生；在流量評估前結紮會有全部移植物封閉之風險。此並非不利影響試驗，事實上，當更健全渦流誘導，內部頸靜脈之結紮及不結紮之組合與流量評估對於結果給予較大之值，即不受流出結構之支配。

豬隻4：

螺旋及對照移植物完全未閉鎖，具有完全未閉鎖之吻合。靜脈吻合峰值心臟收縮速度為螺旋移植物244cm/sec及對照組178cm/sec。注意到對照移植物之移植峰值心臟收縮速度為低的44cm/sec。

螺旋移植物末端吻合之最初評估顯示渦流模式。並未發現渦流於對照移植物、末端吻合或末端頸靜脈。

48小時流量探針分析：

通過頸動脈近端至螺旋移植物之流量於外植體量測。二隻豬隻結果為570mls/min。

14日流量探針分析：

通過末端頸靜脈、螺旋移植物之末端的流量於外植體量測。二隻豬隻結果為1340及330mls/min。

48小時流量泵浦分析：

將靜脈套管(Venous Cannula)置於螺旋移植物，於螺旋部分與非螺旋部份之接合處1.5cm內，具有指出流向之套管。將動脈(流入)套管置於頸動脈，與螺旋移植物靜脈吻合同側。在頸動脈中，此以只向後端之套管處理。流量探針置於頸動脈套管末端，但在其他移植物動脈吻合之近端。此設計以測試通過移植物之增加的流速、移植物及吻合的完整性、及增加之流速對於末端吻合流量之影響，即渦流之維持。

流量泵浦設定於30%，然後以10%之間距降低至0，然後於30%或40%重測。由先前之實驗，流速%被評估為：

關於豬隻1，渦流模式觀察到維持於0至40%。

關於豬隻2，觀察到渦流模式至20%，但表示喪失渦流之雙螺旋於30及40%觀察到。此表示在此螺旋植入物中，渦流被誘發至240mls/min，即超過基本流速，此對於試驗並無不利的影響。

14日流量泵浦分析：

將靜脈套管置於螺旋移植物，於螺旋部分與非螺旋部份之接合處，具有指出流向之套管。將動脈(流入)套管置於頸動脈，與螺旋移植物靜脈吻合同側。在頸動脈中，此以只向後端之套管處理。流量探針置於移植物靜脈吻合末端，此設計以測試通過移植物之增加的流速、移植物及吻合的完整性、及增加之流速於末端吻合流量的影響，即渦流之維持。

流量泵浦設定於10%，然後以10%之間距增加至40/50%，然後以10%之增加量回復或至0%。由先前之實驗，流速%被評估為：

豬隻3：

針頭之插入點為順向，如此針頭尖端位於螺旋部分內，且接近吻合。在引起渦流上，此相對較小之功效可被預期，並支持IFU，其說明針頭穿刺不應位於移植物之螺旋部分。然而，在移植物上並無不利效果，因此對於試驗無不利影響。

豬隻4：

於0-50%觀察到渦流，然後回復至0%。注意到針頭穿刺位置為接近螺旋脊部之1.5cm，即接近末端吻合50mm處。

結果總結：

●　總數四隻豬隻，在相同操作期間二隻接受直線及渦流移植物二者(單-相對於與對側)，並於48小時後終止。另二隻動物以相同方式處理，並於2週後終止。

●　安排動物存活二日及2週。此證實存在或不存在血栓、移植物功能之充分性及內膜增殖。

●　在外植體，將移植物及末端吻合縱切切開並檢測。於螺旋移植物內、脊部周圍並無血栓之證據，且特別是在末端吻合處無不利之發現。

●　渦流被證實於螺旋移植物之末端吻合及末端吻合之末端。對照移植物中於末端吻合或靜脈並未發現渦流。結紮所獲得之效果是改善在螺旋移植物中所見之渦流，且此效果確實清楚地被觀察到。

●　若經由在螺旋移植物原位之透析套管及泵浦增加流速，渦流誘發則被維持。通過螺旋移植物之末端吻合導致維持渦流，流量約略之增加之範圍為240mls/min至570mls/min。

結論：

此研究在48小時及14日關鍵性之發現為：

●　此模式顯示穩健的，且以高專門技術執行，並對於詳細的移植物流量分析有令人滿意的結果。

●　螺旋人工血管通過靜脈吻合引起渦流；反之，對照移植物並無。

●　同側頸靜脈近端至末端吻合之結紮容許單向流出及雙向流出模式之評估。此靜脈之結紮於48小時產生單向流出之數據；反之，未結紮模式在14日產生雙向模式。

●　這可能是在螺旋人工血管吻合中渦流流出所顯示之有利的兩種模式。

●　若以透析套管及泵浦增加流速，渦流誘發則被維持。

●　於外植物之螺旋移植物的肉眼評估無顯示血栓、血管壁損傷或末梢血栓之跡象。

●　在研究期間並無觀察到不利情況。

1．．．人工血管

2．．．延伸導管

3．．．近端

4．．．末端

5．．．內表面

6．．．螺旋鰭片

7．．．終點

8．．．外顯環狀物

9．．．變形螺旋狀物

10．．．心軸

11．．．螺旋溝槽

12．．．箭頭

13．．．鑄模

14．．．內表面

15．．．環形溝槽

16．．．注射溝槽

17．．．接合帽

第1圖為根據本發明一實施例，一人工血管之透視圖，並顯示一些隱藏的細節。

第2圖為根據本發明一實施例，一植入病患前臂後之人工血管之透視圖，並顯示一些隱藏的細節。

第3圖為根據本發明一實施例，一含外顯環狀物之人工血管的側視圖。

第4圖為在用於達成本發明人工血管之一實施例的模製設備中，在嵌入前之一人工血管之透視圖。

第5圖為根據本發明一實施例，一人工血管部分透視圖。

第6圖為一超音波影像，證實在人工血管末端接合處之螺旋層流。在影像中旋轉之淡灰色/深灰色縫隙表示環繞動脈軸之血流的旋轉分量，如同發現於健康之動脈及人工血管。

第7圖為一超音波影像，顯示模擬活體內透析狀況，在附加的人體血液抽送期間，人工血管末端接合處之螺旋層流。第7圖之圓形區域顯示存在淡灰色/深灰色縫隙，因此存在螺旋層流。

第6圖及第7圖之影像係使用超音波成像技術，於2009年9月之動物研究期間獲得。

1．．．人工血管

2．．．延伸導管

3．．．近端

4．．．末端

5．．．內表面

6．．．螺旋鰭片

7．．．終點

Claims (21)

1. 一種包含具有末端及近端之延伸導管之人工血管，至少一部分延伸導管具有一自我密封特性，因而該部分在透析針頭穿刺後仍不會滲漏，其特徵在於該人工血管進一步包含一螺旋鰭片以及在該延伸導管的外側上的一外顯突起，該螺旋鰭片向內突出於該延伸導管之內表面並平行於該延伸導管之軸線延展，其中該螺旋鰭片由該延伸導管之該末端延展至短於該延伸導管近端的一終點，以及其中設置於該延伸導管上的該突起對應於該延伸導管末端與近端間的該螺旋鰭片之該終點位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之人工血管，其中該螺旋鰭片(6)由該延伸導管末端延展少於該延伸導管總長之50%。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其中該螺旋鰭片具有5°至20°間之螺旋角。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其中該螺旋鰭片之該螺旋角隨該螺旋鰭片長度而變化。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其中該螺旋鰭片由50%至150%的單一迴旋所組成。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其中該外顯突起為一外顯環狀物，其完全或部分包圍該延伸導管外部。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其中該外顯突起由該延伸導管外部延展1mm至4mm。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其中該外顯突起沿著該延伸導管長之長度為3mm至6mm。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其進一步包含一外部螺旋構造，其環繞該延伸導管外部而軸向延展，用於支撐該延伸導管。
10. 如申請專利範圍第9項所述之人工血管，其中該外部螺旋構造之螺旋角大於該螺旋鰭片之螺旋角。
11. 如申請專利範圍第9項所述之人工血管，其中該外部螺旋構造具有大於50°之螺旋角。
12. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其進一步包含位於該延伸導管外部周圍之軸向延展的一變形螺旋狀物，其中該變形螺旋狀物使該延伸導管變形，以便 提供該螺旋鰭片向內突出於該延伸導管之內表面，如此該內部螺旋鰭片對應於該外部變形螺旋狀物，其中該外顯突起為該變形螺旋狀物整體之一部分。
13. 如申請專利範圍第12項所述之人工血管，其中該延伸導管由ePTFE製造，且該變形螺旋狀物及該外顯環狀物由聚胺甲酸酯製造。
14. 如申請專利範圍第1項所述之人工血管，其中該螺旋鰭片(6)由該延伸導管末端延展少於該延伸導管總長之25%。
15. 如申請專利範圍第1項所述之人工血管，其中該螺旋鰭片(6)由該延伸導管末端延展少於該延伸導管總長之15%。
16. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其中該螺旋鰭片具有8°至16°間之螺旋角。
17. 如申請專利範圍第1或2項所述之人工血管，其中該螺旋鰭片由80%至120%的單一迴旋所組成。
18. 如申請專利範圍第1項所述之人工血管，其中該外顯突起由該延伸導管外部延展2mm。
19. 如申請專利範圍第1項中所述之人工血管，其中該外顯突起沿著該延伸導管長之長度為4mm至5mm。
20. 如申請專利範圍第1項中所述之人工血管，其中該外顯突起沿著該延伸導管長之長度為4.5mm。
21. 如申請專利範圍第9項所述之人工血管，其中該外部螺旋構造具有65°至80°間之螺旋角。