笔者一直对弹簧圈比较感兴趣，正好前几日聊起，所以今天来写一写。
习惯性地先从历史写起，笔者惊讶地发现弹簧圈的历史竟然这么短。俄罗斯神经外科的Serbinenko教授在颈动脉和脑动脉血管闭塞，球囊扩张术的基础上，于60年代设计了一枚装有微小的不透射线远端金粒的球囊，并使用双球囊（乳胶或硅胶）技术“Shepherdballoon”来栓塞脑动脉瘤。文章发表后，70年代起，许多术者先后尝试使用血管内球囊技术来治疗脑动脉瘤。（顺便吐槽下，这可是冷战时期，果然科学技术是普世价值~~还有球囊远端显影是从这儿来的嘛~）
图1FedorA.Serbinenko教授
图2动脉瘤球囊栓塞技术（这个技术看起来好粗暴）
然而因为球囊栓塞术的局限性，譬如小动脉瘤、颈部宽大的动脉瘤、蛛网膜下腔出血后的急性期以及存在血管痉挛的患者都是禁忌，90年代研究者的数据同时显示球囊栓塞手术相关的死亡率为18%左右（其实一句话，哪有动脉瘤长得正好和球囊一样的~~这不就容易破裂嘛）。在弹簧圈/可拆卸线圈出来之前，脑动脉瘤唯一可靠、可控和成功的治疗方式还是外科手术钳夹Clipping（年起~）。（此处吐槽下其实球囊出来前后40~60年代就有专家尝试在动脉瘤内插入针或电线或电磁铁，通过加热或直流电的方式来促进血栓形成，不过因为大部分患者术后很快就颅内出血死亡了，此处不详细介绍）
因此，研究者们迫切需要找到一种较小的栓塞物体，同时亦可柔软贴合脆弱的动脉瘤，而不会引起其破裂。我们都知道脑动脉微弱、狭窄和曲折（相比之下主动脉真是傻大憨粗），因此微导管和微导丝很容易就被引入了神经领域，同时也像EP一样有脑动脉磁导航导管~~也像EP一样出来没多久就不见了。。。
在不断的尝试中，意大利专家GuidoGuglielmi教授和美国UCLA团队共同发现了一个现象，这个现象奠定了弹簧圈可分离的基础，这就是“电解现象”（亚铁离子从阳极向阴极的移动），向不锈钢线施加4mA的正电流，引起靠近磁铁的线段腐蚀，通过电解使动脉瘤中的磁铁脱落。研究者们随后更改金属材质，将一个可分离的铂金线圈，焊接至不锈钢输送线上，铂金作为贵金属不受电解的影响，同时生物相容性高，因此最早的可分离弹簧圈诞生了。
图3分离原理示意图
图年最早的弹簧圈
图5弹簧圈的创始人，GuidoGuglielmi教授
于是弹簧圈又被称为GDC（Guglielmidetachablecoil），在年时只有3种，到年第一次获得FDA批准时，已经有上百种（材料太容易获得了~）。此处再说一个现象，电血栓现象Electrothrombosisphenomenon，理论上带正电的弹簧圈可吸引带负电荷的血液内离子（白细胞、红细胞、纤维蛋白原等），于金属周围形成血栓。血栓的质量与电流和时间成正比，在年研究者们对肝素化的血液体外研究发现，当使用铂电极并给额定3分钟电流时，1mA时血栓质量为10mg，2mA下为12mg，3mA下为26mg，10mA下为85mg。因此在1mA的情况下，（电）血栓的质量几乎可以忽略不计。（这里笔者有一个小白疑问，直接电肯定是不太对的......毕竟这不是消融，而且也不像心肌有肌层厚度可以趟一趟，不过血栓怎么控制呢？还是放进去不控制？）
图6弹簧圈输送器械示意图（1.线圈推动器；2.推送标记点；3.导管以及两个标记点；4.封堵线圈）
笔者其实有一个很深的疑问，那就是为什么弹簧圈出来变成了一个圈？支架、导管这种硬的比较好理解。已知弹簧圈是一种由惰性材料组成的线圈，可由各种金属组成，如需达到最佳强度会使用镍钛锘、铂、镍、铱和钨等材料制作合金，铂（92%）和钨（8%）合金是目前的主要材料。（顺便这些材料真的是到处都买得到~）
图7常用弹簧圈金属及其合金相对镍的强度
随后工程师根据不同的生物相容性、硬度和压力-应变曲线等选择一种金属后，通过一级（1°）到二级（2°）再到三级（3°）结构的一系列转换来创建弹簧线圈，如下图：（下图中3°是螺旋线圈，但可根据设计绕成任意数量的三级结构—球形、不规则形，等，并具有特定的直径D3和长度L）
图8螺旋线圈的三级转换（其中每一级线圈的直径，尤其是D2主要影响了产品的刚度）
顺便，此处补充个常识，一根线的刚度是由它本身的材料确定的，而线圈的刚度，则与弹簧的物理特性有关。弹簧的刚度与弹簧常数k成正比，具有次级形状时，与次级形状亦有关：
（简单总结：k值越小，线圈越软。因此线圈的刚度与D1的四次方成正比，与股线的G特性相关，而与线圈的平均D2的立方成反比。刚度与形成次级结构时在芯轴上每单位距离的卷数n成反比，所以卷数越多，弹簧圈越柔）——三级的话就把原D2当D1，D3作为D2套入公式即可。
即使不是记忆金属的线，制作成为弹簧，形变后都会尝试恢复到原来的形状，这就是弹簧的“恢复力”。恢复力的存在是弹簧的一大特征，当所采用应力不超过组成材料的限制时，应力消失后恢复为原始形状时弹簧的变形称为“弹性变形”；应力超过上限恢复不到原始形状，那就叫“塑性变形”。（解答了笔者多年的疑惑，顺便奔溃地发现这是高中的内容。。。载荷-扭矩性质）
今天就到这，神经很难，只能慢慢来。
参考文献：
1.T.Kojima,S.Miyachi,M.Negoro,etal.Coilretrievalfollowingembolizationofcerebralaneurysms.InterventionalNeuroradiology9(Suppl1):-,.
2.M.FareedK.Suri,MuhammadZeeshanMemon,AdnanI.Qureshi.Treatmentofunrupturedintracranialaneurysmsusinginternallyexpandingcoils.JournalofVascularandInterventioanlNeurology1(2)April,.
3.ZachDovey,MukeshMisra,JohnThornton,etal.Guglielmidetachablecoilingforintracranialaneurysms.ArchNeurol.;58:-.
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇