Безопасность и биосовместимость инновационного саморасширяющегося нитинолового каротидного стента с гибридным дизайном ячеек при испытания на свиной можели гиперплазии неоинтимы

Польский журнал кардиологии

Официальный рецензируемый журнал Польского кардиологического общества

Выходит с 1957 года
Импакт-фактор: 0,519 (2013)
Веб-сайт: www.kardiologiapolska.pl
ISSN: 0022-9032

Выпуск 73, № 4 (апрель 2015 г.)

БЕЗОПАСНОСТЬ И БИОСОВМЕСТИМОСТЬ ИННОВАЦИОННОГО САМОРАСШИРЯЮЩЕГОСЯ НИТИНОЛОВОГО КАРОТИДНОГО СТЕНТА С ГИБРИДНЫМ ДИЗАЙНОМ ЯЧЕЕК ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА СВИНОЙ МОДЕЛИ ГИПЕРПЛАЗИИ НЕОИНТИМЫ

Адам Янас1, Кшиштоф Милевский1, Петр П. Бушман1, Пшемыслав Новаковский1, Михал Йелонек1, Бартоломей Орлик1, Агата Краузе1, Стефан Самборский1, Диан Бодри2, Гай Лесельрк2, Марек Круль1, Жан-Мартин Лепуан2, Войцех Вояковский1, Анна Турек1, Радослав С. Кеш3, Павел Е. Бушман1

1Научно-исследовательский центр сердечнососудистой хирургии кардиологического центра American Heart of Poland («Польско-американская клиника сердца»), Катовице, Польша.
2AccelLAB Inc., Буабриан, Квебек, Канада.
3Институт эндоваскулярной хирургии и кардиологии, Сан-Антонио, Техас, США

Аннотация

Актуальность: Конструкция стента может влиять на клинический результат, давая основания предполагать зависимость частоты нежелательных явлений от размера и дизайна ячеек. Саморасширяющиеся каротидные стенты с открытым дизайном ячеек более просты в установке; в то же время предполагается, что использование стентов с закрытым дизайном ячеек уменьшает риск тромбоэмболических осложнений.
Цель исследования: Оценка безопасности и сосудистого ответа при имплантации инновационного саморасширяющегося нитинолового стента MER® (производства компании Balton, Варшава) с гибридным дизайном ячеек в свиные сонные артерии. Гибридный дизайн предусматривает применение комбинации открытых и закрытых ячеек.
Методика: Все испытуемые стенты были имплантированы с 10% растяжением в 10 сегментов сонных артерий польских домашних свиней. Контрольная ангиография выполнялась непосредственно перед стентированием и через 28 суток после процедуры. После этого животные были умерщвлены, а стентированные сегменты артерий извлечены и отправлены на исследование в независимую гистопатологическую лабораторию.
Результаты: Все стенты были успешно введены и имплантированы; при ангиографии не наблюдалось острых осложнений. Через 28 суток ангиография показала, что все сосуды были проходимы, без признаков тромбообразования и избыточного разрастания неоинтимы; поздняя потеря просвета составила — 0,11 ± 0,3 мм, а стеноза (от диаметра сосуда) – 10,18 ± 8,1%. Наблюдалось 10% увеличение нормального диаметра сосуда по сравнению с исходным уровнем (4,57 ± 0,5 мм против 4,96 ± 0,3 мм, p < 0,01). При гистопатологическом исследовании средняя площадь стеноза составила 17,4%, а средняя толщина интимы – 0,20 мм. Средние гистопатологические оценки травматизации, воспаления и уровня фибрина были низкими. Во всех стентах произошла полная эндотелизация, оценка показала умеренную зрелость неоинтимы. В то же время, возле балок одного из стентов были обнаружены гранулемы, а в другом стенте наблюдался выраженный кальциноз.
Выводы: Показана безопасность и биосовместимость инновационного польского саморасширяющегося нитинолового каротидного стента MER® с гибридным дизайном ячеек; быстрое заживление и оптимальная биосовместимость позволяют рекомендовать первое клиническое испытание данной модели стента.
Ключевые слова: стентирование сонных артерий, новые технологии, доклиническое исследование

Введение

В развитых странах стеноз сонной артерии является наиболее распространенной причиной инсульта и последующей инвалидности. Хотя каротидная эндартерэктомия (КЭЭ) остается золотым стандартом лечения, стентирование сонной артерии (ССА) широко используется в качестве альтернативного подхода, в особенности в случаях противопоказания процедуры КЭЭ при тяжелых сопутствующих заболеваниях либо неблагоприятных анатомических особенностях [1-3]. С целью дальнейшего улучшения эффективности ССА и расширения перечня клинических показаний для его выполнения требуются новые исследования и усовершенствования технологии. Последние исследования показали, что конструкция стента может влиять на клинический результат, давая основания предполагать зависимость частоты нежелательных явлений от размера и дизайна ячеек [4, 5]. Поэтому, целью исследования была оценка практической осуществимости процедуры, безопасности и сосудистой реакции при имплантации инновационного саморасширяющегося нитинолового стента MER® (производства компании Balton, Варшава) с гибридным дизайном ячеек в свиные сонные артерии.

Методика

Описание устройства

Исследуемое устройство представляет собой саморасширяющийся нитиноловый стент с рентгеноконтрастными танталовыми маркерами на концах. Стент произведен методом лазерной выработки из цельной стальной трубки. Гибридный дизайн стента состоит в повторении по всей длине ячеек Z-образной формы (Рис. 1). Средняя площадь ячейки – 7,6 мм2, диапазон площади – 6,2-9,3 мм2. Система доставки стента предусматривает использование одного проводника и совместима с F5 устройствами. Все стенты имели размер 6 х 20 мм.

 

Рис.1. Саморасширяющийся стент для сонной артерии с гибридным дизайном ячеек
Рис.1. Саморасширяющийся стент для сонной артерии с гибридным дизайном ячеек

 

 

Эксперимент проводили на базе научно-исследовательского центра сердечнососудистой хирургии кардиологического центра American Heart of Poland («Польско-американские клиники сердца»). Протокол исследования получил одобрение локального комитета по этике исследований на животных. Стандартное вмешательство, предусмотренное протоколом исследования, было выполнено у пяти животных в соответствии с нормами Закона «О благополучии животных» и «Принципами ухода за лабораторными животными».

За трое суток до процедуры была начата двойная антитромбоцитарная терапия (75 мг аспирина и клопидогрела в сутки), которая продолжалась до конца эксперимента. В течение ночи перед имплантацией стента животных не кормили. Медикаментозная подготовка к операции состояла в введении атропина (0,5 мг), последующем усыплении внутримышечным введением кетамина гидрохлорида (20 мг/кг), интубации и анестезии внутривенной болюсной инъекцией пропофола (20-40 мг) с последующей непрерывной инфузией (2-4 мг/кг/ч). Осуществлялся постоянный контроль показателей электрокардиограммы и кровяного давления. Сосудистый катетер (6 F) вводили в правую или левую бедренную артерию по методу Сельдингера. Для поддержания времени коагуляции не менее 250 с животным вводили гепарин (3000-10000 ед.). После выполнения ангиографии, для надлежащей имплантации стента определяли диаметр сосудов с помощью программы «Количественный сосудистый анализ» (Quantitative Vascular Analysis, QVA). После этого выполнялась имплантация двух стентов, по одному в каждую сонную артерию.

Все свиньи были подготовлены, анестезированы и катетеризованы одним и тем же описанным выше способом через 28 суток. После контрольной ангиографии все стентированные сегменты были аккуратно извлечены, промыты, помещены в формалин и отправлены для анализа в независимую лабораторию патологической анатомии (AccelLAB Inc., Буабриан, Квебек, Канада).

Количественная сосудистая ангиография

Ангиографию сонных артерий выполняли с помощью ангиографа Siemens Coroskop Millenium Edition (Siemens AG, Мюнхен, Германия). Для ангиографии и имплантации стента использовали многоцелевой проводниковый катетер 6 Fr. Анализ QVA выполняли в двух контралатеральных проекциях в слепом режиме с помощью программного обеспечения QAngio XA, версия 7.1.14.0 (Medis Medical Imagin Systems, Лейден, Нидерланды). Нормальный диаметр сосуда после процедуры и через 28 суток измеряли в проксимальной и дистальной частях стентированного сегмента с применением проводникового катетера как эталона измерения. Рассчитывали соотношение диаметров баллона и артерии. Процентное выражение степени стеноза при контрольном наблюдении определяли по формуле: [1-минимальный диаметр просвета/нормальный диаметр сосуда] х 100%.

Гистология и гистоформометрия

Стентированный сегмент каждой артерии погружали в метилметакрилат. От каждого сегмента артерии отсекали три части: проксимальную, медиальную и дистальную. Два фрагмента каждой из этих частей шлифовали до окончательной толщины 60 мкм и менее. Один фрагмент окрашивали на эластиновые волокна по Верхофф-Ван-Гизону, а другой – гематоксилином и эозином. Изображения фрагментов, окрашенных по Верхофф-Ван-Гизону, оцифровывали и выполняли гистоморфометрические измерения с помощью программного обеспечения Image Pro Plus. Оценивали следующие параметры: площадь внешней эластичной мембраны (EEL); площадь внутренней эластичной мембраны (IEL); площадь просвета сосуда (площадь, ограниченная краем просвета); медиальная площадь (EEL – IEL); площадь интимы (IEL – площадь просвета сосуда); площадь стеноза (1- площадь просвета сосуда / IEL) и средняя толщина интимы (среднее значение расстояний между IEL и контуром края просвета, рассчитанное программными средствами). Все фрагменты, окрашенные по Верхофф-Ван-Гизону, равно как гематоксилином и эозином, подвергались количественному и описательному гистопатологическому исследованию. Каждому стентированному фрагменту ставили в соответствие пять оценок согласно ранее опубликованным критериям [6]. Опубликованные данные являются средними арифметическими значений, полученных для каждой балки фрагмента (Рис. 2).

 

Рис. 2. Репрезентативный микроскопический фрагмент сонной артерии через 28 суток после имплантации стента MER®; х 2, окрашивание по Верхофф-Ван-Гизону (А). Среднее сжатие балок стента, внутренняя эластическая мембрана не повреждена (уровень повреждения 0); х 20, окрашивание гематоксилином и эозином (В). Неоинтима сформирована, эндотелизирована, без патологических отклонений; х 20, окрашивание гематоксилином и эозином (С).
Рис. 2. Репрезентативный микроскопический фрагмент сонной артерии через 28 суток после имплантации стента MER®; х 2, окрашивание по Верхофф-Ван-Гизону (А). Среднее сжатие балок стента, внутренняя эластическая мембрана не повреждена (уровень повреждения 0); х 20, окрашивание гематоксилином и эозином (В). Неоинтима сформирована, эндотелизирована, без патологических отклонений; х 20, окрашивание гематоксилином и эозином (С).

 

Статистический анализ

Параметрические переменные представлены как среднее ± стандартное отклонение. Для сравнения ангиографических данных после процедуры и через 28 суток использовали парный t-критерий Стьюдента. Статистически значимым считалось значение p ? 0,05. Анализ проводили с помощью GraphPad Prism 5®.

Результаты

Ангиография и QVA

Все стенты были успешно имплантированы и хорошо прилегали к стенке сосуда в месте имплантации. Случаи тромбообразования, рассечения концов и замедления кровотока отсутствовали. Все стенты характеризовались оптимальной гибкостью, способностью к проталкиванию и видимостью при ангиографии. При ангиографическом исследовании на 28 сутки все стентированные сосуды были проходимы, без признаков чрезмерного разрастания неоинтимы и тромбообразования. Результаты исследования QVA представлены в таблице 1. При измерении на 28 сутки нормальный диаметр сосуда увеличился на 10% (p < 0,05), что также обусловило отрицательный показатель поздней потери просвета.

Таблица 1. Количественная сосудистая ангиография
До имплантации (межквартильный размах) Контроль через
28 суток (межквартильный размах) Р
Минимальный диаметр просвета 4,4 (0,57) 4,51 (0,3) 0,089
Нормальный диаметр сосуда 4,57 (0,49) 4,96 (0,3) < 0,0001
Площадь стеноза 6,58 (16,57) 10,18 (8,07) 0,014
Поздняя потеря просвета -0,115 (0,26)

Гистопатологический анализ

При гистопатологическом анализе все стенты были проходимы, полностью покрыты неоинтимой, следы тромбоза в просвете отсутствовали. Согласно результатам морфометрической оценки, средняя площадь стеноза составила 17,4 ± 9,0%, средняя толщина неоинтимы 0,2 ± 0,15 мм, а площадь просвета – 12,19 ± 1,0 мм2 (таблица 2). Количественный анализ заживляемости и биосовместимости показал наличие незначительных признаков повреждения и воспаления (таблица 3). При описательной гистологии в большинстве образцов были обнаружены макрофаги и редкие гигантские многоядерные клетки. В одном стенте, наряду с макрофагами и гигантскими многоядерными клетками, обнаружены гранулемы с многочисленным количеством нейтрофилов. В одном из стентов присутствовал кальциноз, который является распространенной реакцией интимы на травмирование. Во многих стентах наблюдалось медиальное воспаление, тем не менее, общая степень тяжести была низкой. В двух стентах наблюдалась незрелость неоинтимы умеренной средней степени тяжести, а в одном стенте – низкой степени тяжести. В трех стентах обнаружили умеренное воспаление адвентициальной оболочки и фиброз, что свидетельствует о хроническом повреждении либо раздражении.

Таблица 2. Гистоморфометрия
Площадь внешней эластичной мембраны, мм2 17,87 ± 2,79
Площадь внутренней эластичной мембраны, мм2 14,99 ± 2,81
Медиальная площадь, мм2 2,89 ± 0,25
Площадь интимы, мм2 2,8 ± 2,28
Площадь просвета, мм2 12,19 ± 1,0
Площадь стеноза, % 17,4 ± 9,0
Средняя толщина интимы, мм 0,2 ± 0,15

Таблица 3. Гистопатологические оценки
Оценка травматизации 0,34 ± 0,36
Оценка воспаления 0,58 ± 0,23
Оценка уровня фибрина 0,18 ± 0,18
Оценка эндотелизации 3,00 ± 0,00
Оценка гладкой мускулатуры неоинтимы 1,97 ± 0,37

Обсуждение результатов

Стентирование сонных артерий – быстро совершенствуемая методика, отдаленные клинические результаты которой сопоставимы с результатами каротидной эндартерэктомии [7]. Перипроцедурный инсульт существенно ограничивает возможность применения ССА. В исследовании CREST инсульт был осложнением ССА в 4% случаев [3]. Совершенствование конструкции стента и повышение опыта оператора способны значительно уменьшить риск перипроцедурных осложнений.

Совершенствование стентов для сонных артерий может быть достигнуто путем конструкционных изменений. Использование замкнутых ячеек обеспечивает лучшую поддержку стенок сосуда благодаря более высокому проценту покрытия артериальной стенки. Босье и соавт. (Bosiers et al) [5] предположили, что меньший просвет ячейки стента при закрытом дизайне ячеек позволит предотвратить наступление перипроцедуральных ишемических явлений. Это особенно важно при нестабильных поражениях с мягкими и очень тромбогенными бляшками. В то же время, стенты с открытым дизайном ячеек проще доставить к месту установки и адаптировать к анатомическим особенностям сонных артерий.

Исследуемый стент имеет гибридный дизайн ячеек, который обеспечивает отличную простоту доставки и анатомической адаптации с хорошим прилеганием поверхности стента к пораженной области артерии. Такая технология объединяет преимущества стентов с открытым и закрытым дизайном ячеек. Более того, нитинол – хорошо зарекомендовавший себя материал для медицинских имплантатов, обладающий желаемыми физическими свойствами, в том числе сверхэластичностью [8]. Все эти свойства необходимы в условиях стентирования извитых и узких бифуркаций сонных артерий. Электролитическая полировка поверхности стента дополнительно увеличивает его радиальное сопротивление, сводя к минимуму риск возникновения трещин и борозд [9].

Результаты QVA касательно риска острых и поздних осложнений очень обнадеживают. Через 28 суток после стентирования сосуды были проходимы, без признаков тромбообразования, аневризмы и избыточной пролиферации неоинтимы. Интересная деталь заключается в 10% временном увеличении нормального диаметра сосуда и отрицательном значении поздней потери просвета. Это свойство, обнаруженное у исследуемого устройства, является распространенной и желаемой особенностью самораскрывающихся стентов, которая позволяет им динамично адаптироваться к анатомическому строению сосуда. Гистопатологическое исследование показало хорошие параметры биосовместимости стента и заживления сосуда, доказательством чего являются очень низкие показатели травматизма, воспаления и уровня фибрина. Высокие значения упомянутых показателей обычно указывают на рестеноз вследствие чрезмерного роста неоинтимы [10]. Более того, гистопатологический анализ засвидетельствовал полную эндотелизацию, которую рассматривают как сдерживающий фактор тромбоза стента. Полная эндотелизация непокрытых металлических стентов в период от трех до четырех месяцев при имплантации человеку обычно подтверждается при вскрытии [11]. При описательной гистологии преобладающее большинство балок стента были инфильтрованы макрофагами и гигантскими многоядерными клетками. Появление этих клеток представляет собой хроническую реакцию ткани артерии на инородное тело, которым является балка стента [12]. Инфильтрация нейтрофилов, обнаруженная в одном из стентов, указывает на острый воспалительный процесс и обычно наблюдается не дольше первого месяца после имплантации [13]. Представленные здесь результаты гистологического исследования, свидетельствующие о хороших параметрах биосовместимости стента и заживления сосуда, могут указывать на низкий клинический риск развития серьезных нежелательных явлений, в том числе развитие тромбоза и рестеноза.

По имеющимся сведениям, результаты испытаний других стентов для сонных артерий с гибридным дизайном ячеек еще не опубликованы. Результаты испытаний стентов MER® похожи на результаты доклинических испытаний доступных в продаже саморасширяющимися нитиноловыми стентами (Precise® Corids, США) [13, 14].

Ограничения исследования

Данное исследование имеет некоторые ограничения. Различия анатомии и физиологии здоровых сонных артерий у домашних свиней и людей с атеросклерозом могут быть причиной расхождения оценок эффективности, полученных в клинических и доклинических исследованиях. Тем не менее, домашняя свинья – подходящая и широко распространенная модель для доклинических испытаний стентов [15]. Другим ограничением является короткий период наблюдения – всего лишь четыре недели. Однако при имплантации непокрытых металлических стентов данный период времени наиболее важен с точки зрения заживления, энтотелизации и риска развития тромбоза. Еще одной проблемой является отсутствие контрольной группы; тем не менее, целью исследования была оценка безопасности и биосовместимости, а не эффективности. Следует подчеркнуть, что автоматически переносить полученные результаты на стентирование сонных артерий человека нельзя, но их необходимо принять во внимание до проведения первых клинических испытаний.

Выводы

Показана безопасность и биосовместимость нового саморасширяющегося нитинолового стента MER®, предназначенного для стентирования сонных артерий. Гибридный дизайн, быстрая эндотелизация и минимальная воспалительная реакция могут способствовать достижению положительного клинического результата.

Спонсор исследования – компания Balton Ltd.

Конфликт интересов: Кшиштоф Милевский является консультантом компании Balton Ltd.

Литература

1. Mas J. L, Trinquart L., Leys D. et al. Endarterectomy Versus Angioplasty in Patients with Symptomatic Severe Carotid Stenosis (EVA-3S) trial: results up to 4 years from a randomised, multicentre trial. Lancet Neurol, 2008; 7:885-892.
2. Ringleb P. A., Allenberg J., Bruckmann H. et al. 30 day results from the SPACE trial of stent-protected angioplasty versus carotid endarterectomy in symptomatic patients: a randomised non-inferiority trial. Lancet, 2006; 368: 1239:1247.
3. Mantese V. A., Timaran C. H., Chiu D. et al. The Carotid Revascularization Endarterectomy versus Stenting Trial (CREST): stenting versus carotid endarterectomy for carotid disease. Stroke, 2010; 41: 31-34.
4. Hart J. P., Peeters P., Verbist J. et al. Do device characteristics impact outcome in carotid artery stenting? J Vasc Surg, 2006; 44: 725-730.
5. Bosiers M., de Donato G., Deloose K. et al. Does free cell area influence the outcome in carotid artery stenting? Eur J Vasc Endovasc Surg, 2007; 33: 135-141.
6. Milewski K., Gorycki B., Buszman P. P. Vascular response and mechanical integrity of the new biodegradable polymer coated sirolimus-eluting PROLIM stent implanted in porcine coronary arteries. Kardiol Pol, 2012; 70: 703-711.
7. Brott T. G., Hobson R. W. 2nd, Howard G. Stenting versus endarterectomy for treatment of carotid-artery stenosis. N Engl J Med, 2010; 363: 11-23.
8. Hoh D. J., Hoh B. L., Amar A. P., Wang M. Y. Shape memory alloys: metallurgy, biocompatibility, and biomechanics for neurosurgical applications. Neurosurgery. 2009; 64: 199-214.
9. Anderson M. E., Price J. W., Parashos P. Fracture resistance of electropolished rotary nickel-titanium endodontic instruments. J Endod. 2007; 33: 1212-1216.
10. Farb A., Weber D. K., Kolodgie F. D. et al. Morphological predictors of restenosis after coronary stenting in humans. Circulation. 2002; 105: 2974-2980.
11. Anderson P. G., Bajaj R. K., Baxley W. A., Roubin G. S. Vascular pathology of balloon-expandable flexible coil stents in humans. J Am Coll Cardiol, 1992; 19: 372-278.
12. Kolodgie F. D., Nakazawa G., Sangiorgi G. et al. Pathology of atherosclerosis and stenting. Neuroimaging Clin N Am, 2007; 17: 285-301.
13. Verheye S., Salame M. Y., Robinson K. A. et al. Short- and long-term histopathologic evaluation of stenting using a self-expanding nitinol stent in pig carotid and iliac arteries. Catheter Cardiovasc Interv, 1999; 48: 316-323.
14. Ahlhelm F., Kaufmann R., Ahlhelm D. et al. Carotid artery stenting using a novel self-expanding braided nickel-titanium stent: feasibility and safety porcine trial. Cardiovasc Intervent Radiol. 2009; 32: 1019-1027.
15. Narayanaswamy M., Wright K. C., Kandarpa K. Animal models for atherosclerosis, restenosis, and endovascular graft research. J Vasc Interv Radiol, 2000; 11: 5-17.

<  К списку статей