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医疗技术

神奇的外科植入物 随儿童一起“长大”

来源:    时间:2017年10月12日    点击数:    5星

心脏瓣膜缺损造成的先天性心脏病可通过手术植入进行修复,从而挽救患儿的生命。然而直到今天,在儿童中使用医疗植入物仍是复杂的过程,需要经过几次手术来完成,因为固定尺寸的植入物不能随儿童的成长而扩大。近日,发表在《Nature Biomedical Engineering》的一项研究介绍了一种可以随儿童成长而扩大的植入物。

为了满足儿科植入手术的需求,波士顿儿童医院和Brigham妇女医院(BWH)的一组研究人员开发了一种适应生长的植入物,其设计用于被称为瓣膜成形术(修复破损的二尖瓣和三尖瓣)的心脏外科手术中。

目前,进行心脏手术的儿童,如二尖瓣和三尖瓣修复,可能需要在其童年时期进行数次手术,以重新修复或更换心脏瓣膜。新型生长适应植入物旨在提高儿科心脏瓣膜修复的耐久性,同时也适应儿童的生长,减少儿童必须承受的心脏手术数量。除了心脏修复外,研究小组还表示,在概念验证中使用的管状扩大植入物设计也可适用于其他在全身使用的生长适应性植入物。

波士顿儿童医院心脏外科主任Pedro del Nido博士和哈佛医学院(HMS)小儿外科学的William E. Ladd教授表示,设计医疗植入物和设备时很少考虑儿童的需求,因此它们几乎不会适应成长。所以,我们创造了一个环境,聚集了具有医疗器械专长和兴趣的人,他们可以合作开发儿科手术材料。通过合作,HMS医学副教授、BWH的生物工程师兼主要研究者Jeff Karp博士将化学工程和生物聚合物材料方面的专业知识引入到研究小组中。

在审阅了许多不同的生长适应植入概念后,该团队从被称作“中国手指陷阱”的小玩具中获得设计灵感,制成一个三尖瓣环成形术植入物,作为他们第一个概念验证的植入物。

论文的共同第一作者、马萨诸塞州总医院心胸外科的医生、del Nido试验室的前研究员Eric Feins博士说,植入物设计包括两个组成部分:可降解的生物聚合物芯和编织的管状套管,能随着周围组织生长施加的张力而延长。当内部生物聚合物降解时,管状套管变薄并随天然组织生长而伸长。

为了创造可降解的芯,Karp的团队建议使用一种非常硬的生物相容性聚合物,聚合物本身是由已经存在于人体中的成分组成的。论文的共同资深作者Karp说,通过调整聚合物的组成,我们可以使芯材在预定时间内降解。基于del Nido和Karp的团队提供的实验数据,这一概念已用于儿科心脏瓣膜修复的生长适应性瓣环植入物。

del Nido说,与编织套管相结合,这种两部分植入物的概念除了改善儿童心脏瓣膜手术的最明显的应用外,还可以引入到在许多医疗应用中。

共同第一作者、BWH的材料研究员Yuhan Lee博士说,我们用一个已经存在于自然界的概念来解决生长适应问题:章鱼有一种特殊的能力,可以把它的触手伸到狭窄的裂缝和岩石之间的空隙中以寻找猎物。它可以做到这一点,因为结缔组织的独特的辫状交叉纤维,使得其可伸长和缩小触手直径,允许其延伸超过原始触手长度的2至3倍。这种延伸运动也见于哺乳动物肠和食道的自然组织结构中。

Feins说,这个概念可以适应许多不同的临床应用,其具有更令人兴奋的潜力是延伸是主动而不是被动的,这可以使这个设计用于促进生长的组织支架中。

 

(环球医学编辑:石 岩)

 

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