心血管介入医师每天都会进行置入支架的工作。然而,支架还用于许多其他医学领域,如整形外科、消化科、泌尿科、口腔及颌面外科。在这些领域,人们采用支架进行下颌重建、构建新的输尿管、固定皮瓣,以及胆道重建。支架的用途如此广泛,但关于“支架”一词的起源,却鲜有人知。本文将就该词起源、如何广为流传并广泛应用于心血管以外系统等问题一一讲述。
1 Charles Thomas Stent :英国牙科医生
关于“支架”一词的来源,流传最广的说法是它是一位牙科医生的名字。英国牙科医生Charles Thomas Stent 1807 年出生于英国布莱顿,是家中第六个儿子。他改进了制作义齿时所使用的马来乳胶,发明了更为实用的牙齿印模——Stent氏复合材料。因此,1855 年他被任命为英国王室家庭牙医。
马来乳胶是一种天然乳胶,提取自东南亚及澳大利亚北部地区的热带乔木,于1847 年作为牙齿印模材料大批引入英国。在患者进行牙髓治疗后,医生将马来乳胶填充于牙齿空缺部位以代替牙根。有趣的是,由于该乳胶有较好的电绝缘性能,也常被用在家具制造业。另外,还可以利用其作为绝缘材料来制造早期的海底电缆,包括第一条横渡大西洋的海底电缆。
然而,利用马来乳胶制作牙齿印模仍有其不足之处,包括从患者口腔中取出印模时很容易变形,冷却后容易收缩等。1856年,Charles Thomas Stent 在马来乳胶中添加了几种其它成分,特别是硬脂酸、硬脂酸甘油酯、棕榈酸、油酸以及从动物脂肪中提取的一些物质,添加后其可塑性及稳定性都得到了明显改善。
Charles Thomas Stent 和他的妻子Caroline 育有两儿一女。他们的两个儿子——Charles R. Stent(1845 ~1901 年) 和Arthur H. Stent(1849 ~1900 年)——均成为了牙科医生,并共同创建了一家公司,主要生产Stent 氏复合材料。Charles Thomas Stent 于1885 年去世,葬于伦敦。其子继续经营该公司。1901 年,Stent 兄弟去世后,伦敦Claudius Ash and Sons 公司购买下该公司所有产权,并保留“Stent”公司名称。1924 年,Claudius Ash and Sons 公司与de Trey & 公司合并,并更名为Amalgamated Dental 公司,其后该公司成为跨国公司,如今是Plandent 有限公司的一个下属机构。
2 “Stent”在外科领域的早期应用
荷兰整形外科医生Johannes Fredericus Esser(1877 ~1946 年)首次将牙科印模复合材料引入外科领域,并倡导为第一次世界大战中面部受伤的士兵进行创新性整形外科手术。堑壕战出现于第一次世界大战,在堑壕战中,士兵只要保持在地平面以下即可避免受到攻击。然而,射击时士兵往往需要将头部露出堑壕,因此很容易造成面部损伤。战争中,由此造成面容损毁的士兵不计其数,并且外科医生对此也缺乏治疗经验。Esser 当时被派往维也纳一家医院实施面部整形手术。他使用无菌牙科Stent 复合材料进行皮肤移植。1917 年,Esser 记录了该面部外伤手术经验并且发表了题为《Stent 复合材料印模在口腔外科皮肤移植术中治疗面部战争创伤的应用》一文。该治疗通过“表皮嵌入技术”将Stent 复合材料拉伸并固定在移植物上,从而增大膜表面开放通道,耳部重建与此相同。在文章结尾处,Esser 命名其为“stents 模具”,并且没有将“S”大写。有趣的是,他的论著同时还涉及尿道下裂修补术。
英国军队外科医生H.D. Gillies 在其《面部整形外科》一书中,曾引用Esser 的成果。书中写道“Stent 与模具的复合物称为‘支架’,其推动了牙科复合材料的进展”。这也许是首次将Stent 医生的名字当作名词使用。从此,应用支架固定皮肤移植物这一概念迅速传播并广为人们所接受。
3 “支架”一词在心脏病学领域的首次应用
1966 年,Weldon 等人在记录二尖瓣瓣膜置换术中应用人工支架进行主动脉移植时,首次提及“支架”一词。Weldon 认为整形外科及口腔外科频繁使用的“支架”一词可广义代表“任意一种用来对生物组织塑型的非生物组织支撑物”。
那么,今天为人熟知的冠状动脉支架又是如何起源的呢?
1964 年,Dotter 和Judkins 在Dottering 上发表了一篇论著,作者在文中提及了这种血管内装置的前景,然而当时他们称其为“一种人工定位扩张器”或“一种在功能上等同于现在的弹簧导子,但可以经皮置入后通过外部控制使其在适当长度上进行同轴位扩张的装置”。尽管如此,在1983 年之前,Dotter 和Judkins 都从未在出版物中使用过“支架”一词。
1983 年4 月,Dotter 在Radiology 上发表了一篇题为“腔内可扩张镍钛合金支架:初步报告”的文章,文中首次使用了“支架”一词。
1986 年5 月28 日,Jacques Puel 在法国的图卢兹完成了第一例冠状动脉支架置入术。而后发表的文章中,他们称其为“冠状动脉内自扩张假体”。
记载表明,Ulrich Sigwart 提出了管腔内支架置入术的概念及方法,从此,冠状动脉与周围血管血运重建术有了革命性的突破。在任职于瑞士洛桑综合大学医院期间(1979 ~ 1989年),Sigwart 在冠状动脉支架置入术的概念及应用方面均作出了突出贡献。
与此同时,Medinvent 公司聘用Jacques Puel 和Ulrich Sigwart 进行新产品“Wallstent”的初步动物实验和临床研究。
1987 年3 月19 日,Sigwart 和Puel 最先于《新英格兰医学杂志》上发表了关于临床应用支架预防腔内血管成形术后的突发闭塞与再狭窄的文章。该文章报道了他们为6例髂动脉或股动脉疾病患者置入10 枚支架,以及为19 例腔内血管成形术或冠状动脉旁路移植术后,冠状动脉内突发闭塞(4 例)与再狭窄(17 例)患者置入24 枚冠状动脉支架的案例。其中一例患者,于左前降支近段支架术后3个月再发剧烈胸痛,血管造影显示冠状动脉内发生了严重的再狭窄。此时,他意识到支架的缺陷,并认为机械因素与生物因素均是预防该事件发生的必要条件,并且两者需结合应用才能有效防止其再发。
同期,美国若干医院也积极开发并测试了这种冠状动脉内装置。介入心血管放射学家Julio Palmaz 发明了球囊扩张支架,并于1985 年获得了这项技术的专利。多少年来,这项专利一直被认为是人类10 项最重要的发明之一。Julio Palmaz生于阿根廷的拉普拉塔,他与来自布鲁克陆军医学中心的心脏病学专家Richard Schatz 共同任职于圣安东尼奥的德克萨斯医学和科学中心。他们将Palmaz 冠状动脉球囊扩张支架微型化,并进行了广泛的动物实验。1987 年10 月,Palmaz 在德国的弗莱堡大学首次成功地在人体外周血管中置入支架。同年,在巴西圣保罗,首枚Palmaz-Schatz 冠状动脉支架也成功置入人体,其文章均刊登于Circulation 杂志。1994 年,在BENESTENT 与STRESS 两项随机临床试验证实冠状动脉支架置入术优于单纯冠状动脉球囊扩张术之后,Palmaz-Schatz支架才获准使用。
2002 年2 月,经食品药品管理局审查,Gianturco-Roubin Flex 支架和Gianturco-Roubin(GR II)支架(Cook 公司 )首批获准用于冠状动脉手术。此后4 年间,球囊扩张支架在经皮冠状动脉介入术中应用率超过了80%。事实证明,球囊扩张支架的出现确为医学的进步作出了重大贡献。