ملاحظاتی درباره استنت و دریچه‌های مصنوعی قلب

مشکلات دریچه قلبی
مشکلات و بیماری‌های دریچه‌های قلبی باعث جلوگیری از جریان خون به‌صورت مناسب می‌شود. بیماری‌های دریچه قلب به دو دسته تقسیم می‌شوند: ۱. Stenosis و ۲. Incompetence (ناکارائی)Strnosis دریچه قلب، از باز شدن دریچه به‌طور کامل جلوگیری می‌کند. بنابراین باعث سفت شدن بافت دریچه می‌شود. از این‌رو، به‌کار بیشتر برای فشار دادن خون از میان دریچه نیاز است. در حالی که Incompetence یا ناکارآئی دریچه‌ها باعث چرخش ناکافی خون می‌شود، علت این امر در بازگشت خون به قلب است.
تکامل دریچه‌های قلبی
اولین پروتز دریچه قلبی در سال ۱۹۵۲ ساخته و کار گذاشته شد. سال‌ها بعد ۳۰ دریچه دیگر به بازار عرضه شد. این پیشرفت از دریچه‌های cage-ball شروع شد و به دریچه‌های پیشرفته لته یا leaflet منتهی شد.
Cage-ball: از اولین نوع دریچه‌های مکانیکی است که از یک توپ کوچک در داخل قفس فلزی نگه داشته شده، تشکیل می‌شود. این توپ جهت جریان سیال را محدود می‌کند. دریچه‌های طبیعی به خون اجازه می‌دهند که از مرکز دریچه جریان پیدا کند، این ویژگی با نام جریان مرکزی شناخته شده است که باعث می‌شود کار انجام شده توسط قلب به کمترین مقدار برسد. بدون وجود جریان مرکزی، قلب باید کار بیشتری را برای جبران مومنتم از دست رفته برای تغییر جهت سیال مصرف کند. دریچه‌های cage-ball به‌طور کامل جریان مرکزی را سد می‌کند، بدین جهت نیاز به انرژی بیشتری برای جریان در اطراف توپ لازم است. در مجموع توپ به‌علت صدمه زدن به سلول‌های خون از طریق درگیری، نامناسب است. سلول‌های خون آسیب دیده اجزاء لخته‌زا ایجاد می‌کنند، بنابراین بیمار نیاز به داروهای ضد‌انعقاد برای زنده ماندن پیدا می‌کند. در سال ۱۹۶۰ دریچه مصنوعی جدیدی طراحی شد که یک دیسک انحنادار برای بهتر کردن جریان خون در این دریچه به‌کار رفت. دریچه‌های دیسکی یک دیسک پلیمری دارند که به‌وسیله دو بست جوش خورده نگه داشته شده است. دریچه بین دو بست در یک مسیر شناور است و زمانی که خون برمی‌گردد، بسته شده و در هنگامی که خون به جلو می‌آید، باز می‌شود. دریچه دیسکی فراتر از سیستم توپی است. دریچه دیسکی تا زاویه ۶۰ درجه بازمی‌شود و تا ۷۰ بار در دقیقه به‌طور کامل بسته می‌شود. این دریچه میزان خسارت به سلول‌های خون را پائین می‌آورد که منجر به کم شدن میزان لخته و عفونت می‌گردد. مشکلی که در این دریچه‌ها دیده شده، شکست بر اثر خستگی است. دریچه برای پروتز آئورت و میترال کاربرد دارد. زاویه باز شدن برای پروتز آئورت ۷۳ درجه و برای میترال ۶۸ درجه است. دیسک از جنس کربن پیرولیتیک و هسته گرافیتی آن آغشته به تنگستن است. در سال ۱۹۷۹ دریچه قلبی جدیدی معرفی شد. این دریچه با نام دریچه لته‌ای یا bileaflet شناخته شد و شامل دو لته شبیه هم بود که به دور دو محور چرخشی پیدا می‌کرد. لته‌های کربنی مقاومت و زیست ‌سازگاری بالائی از خود نشان می‌دهند. لته‌ها به‌طور کامل باز می‌شوند و موازی هم در جهت جریان خون قرار می‌گیرند، ولی به‌طور کامل بسته نمی‌شوند و اجازه برگشت خون را می‌دهند، حال آنکه برگشت خود یک عیب برای دریچه محسوب می‌شود، بنابراین این دریچه‌ها هنوز یک دریچه ایده‌آل به‌شمار نمی‌آیند. این دریچه‌ها برای رسیدن به جریان مرکزی بهتر عمل می‌کنند. مواد مورد استفاده برای عدم ایجاد لخته
۱. آلیاژهای فولاد زنگ‌نزن،
۲. آلیاژهای مولیبدن،
۳. کربن پیرولیتیک برای لته‌ها و بدنه دریچه،
۴. سیلیکون ـ تفلون،
۵. پلی‌استر (داکرون) برای حلقه.
نیازهای دیگری که باید مدنظر گیرد، مربوط به جریان و فشار است. برای مثال، ایمپلنت نباید خسارت ببیند و فشارخون نباید زیر مقدار بالینی آن باشد. علاوه بر این نباید به دلایل روانشناسی صدای دریچه از یک حد فرکانس بالاتر باشد.دریچه‌های بیولوژیک
این دریچه‌ها می‌توانند از انسان‌ یا حیوان ساخته شود:
دریچه‌های Autograft: در این مورد از این دریچه‌های قلب خود فرد استفاده می‌شود. برای مثال، دریچه pulmonary برداشته شده و برای دریچه آئورت استفاده می‌شود. دریچه برداشته شده با دیگر روش‌ها جایگزین می‌گردد.
دریچه‌های Homograft: از فرد اهدا کننده به فرد دیگر پیوند زده می‌شود.
دریچه‌های Xenograft) Hemograft): در این مورد اهدا کننده گاو یا خوک است.
امروه از کلاژن غنی شده مانند بافت‌های پری کاردیال (pericardial) برای ساخت دریچه استفاده می‌شود. برای ساخت دریچه از سه لایه کلاژن (پری کاردیم گاوی) با جهت‌گیری ۶۰ درجه و ضخامت ۵/۰ میلی‌متر با اتصال دهنده فرمالدئید استفاده می‌شود. در زمانی که فرمالدئید به‌عنوان عامل اتصال عرضی استفاده می‌شود، کارآئی سلول از بین رفته و پروتئین‌ها تخریب می‌شوند. بنابراین ایمپلنت نمی‌تواند باعث تحریک‌های ایمونولوژیک شود. علاوه بر این از دریچه‌هائی که از خوک گرفته شده نیز استفاده می‌شود. (xenograft) این دریچه‌ها با یک فرآیند شیمیائی عملیات می‌شود و پروتئین‌ها تخریب و سلول‌های زنده کشته می‌شود.
تمام دریچه‌ها دارای یک حلقه با نام sewing ring هستند که با ساختار پلیمری متفاوت پوشیده شده است. این مطلب در ابتدا به تثبیت شدن ایمپلنت کمک می‌کند، ولی در نهایت بافت‌های اطراف به سمت آن رشد کرده و به تثبیت بهتر و عملی‌تر آن کمک می‌کنند. محفظه یا قفس با پارچه بافته شده پوشانده می‌شود که این امر به کمتر شدن صدا کمک می‌کند. این پوشش می‌تواند با کربن پیرولیتیک برای ایجاد یک سطح غیرلخته‌زا نیز انجام پذیرد. توپ یا دیسک معمولاً همانند یک ساختار توخالی متشکل از پلیمرهای جامد (پلی‌پروپیلن، پلی‌اکسی متیلن، پلی‌کلرو تری‌فلور و اتیلن)، فلزات تیتانیم و آلیاژ (Co-Cr) یا کربن پیرولیتیک رسوب داده شده روی سطح گرافیک تشکیل شده است. استفاده از لاستیک سیلیکونی در آزمایشات in vitro به‌علت نبودن شرایط کافی، مناسب تشخیص داده شد، ولی در مطالعات in vivo به‌علت جذب لیپید و به‌دنبال آن تورم و تغییر ابعاد از فهرست مواد مطلوب حذف شد. کربن پیرولیتیک به‌علت زیست سازگاری و دوام مناسب در اغلب موارد پوشش همه اجزاء را عهده‌دار است. انواع دریچه‌های لته‌ای
۱. standard polyester که توسط پلی‌استر حلقه کناری دریچه بافته شده است،
۲.expanded polyester
۳. standard PTFE
۴. expanded PTFE
۵.(Hp (hemodynamic plus: دارای سطح دهانه بزرگتر نسبت به ۴ مدل قبلی است، افزایش سطح دهانه موجب کم شدن پوشش پلیمری می‌گردد. ارقامی که برای دریچه‌ها داده می‌شود برای هر دو دریچه میترال و آئورت یکسان است، همچنین سعی شده که ستون ابتدائی یعنی حلقه بافتی برای همه موارد یکسان انتخاب شود که مقایسه راحت‌تر انجام شود. در ضمن این سایز بیشترین کاربرد را در جراحی دارد. هر ساله برای مثال در ایالات متحده ۷۱،۰۰۰ تا ۷۹،۰۰۰ جایگزینی دریچه قلبی انجام می‌شود.
استریلیزاسیون
استریل کردن دریچه‌ها توسط بخار انجام می‌گیرد. دریچه‌هائی که در داخل بسته‌بندی قرار دارند، استریل شده هستند، ولی اگر نیاز به استریل مجدد باشد، از یک بار نباید تجاوز کند و ترجیحاً گردش کار استاندارد انجام شود.
استنت
استنت‌ها وسایلی هستند که به‌طور موقت یا دائم به‌منظور نگاه داشتن یا افزایش قطر دیواره رگ به‌کار می‌روند. از خواص مهم استنت می‌توان به زیست سازگاری و انعطاف‌پذیری در جهت طولی و شعاعی اشاره کرد.انواع استنت‌ها
۱. استنت‌های بالنی: سیستم این نوع استنت‌ها براساس گذشتن از محدوده الاستیک و رسیدن به محدوده پلاستیک است. براساس این اصل، اگر فلز از این محدوده گذر کند، دیگر به حالت الاستیک برنمی‌گردد. محصولات عمدتاً به‌صورت xxyyy بیان می‌شوند که xx بیانگر طول استنت (به‌عنوان مثال ۰۸، ۱۳، ۱۸، ۲۳،۳۳) و yyy بیانگر قطر آن است (به‌عنوان مثال ۲۵۲، ۵۰۲، ۷۵۲، ۰۰۳، ۳۵۳، ۰۰۴) فشار بیش از این مقدار باعث ترکیدگی بالن می‌گردد.
۲. استنت‌های فنری: انبساط در این نوع استنت‌ها به‌صورت خود به خود است و در جهت قطر محدود هستند و با برداشتن محدودیت قطر آنها به مقدار معینی می‌رسد.
۳. استنت‌های حافظه‌دار: از آلیاژ نیکل ـ تیتانیوم (نایتینول) ساخته می‌شود. این آلیاژ در دمای خاص (دمای بدن) ساختار کریستالی خود را تغییر می‌دهد.
۴. استنت‌هائی از جنس پلیمری: استنت‌های پلیمری از مواد پلیمری مانند داکرون، تفلون، پلی‌اتیلن، پلی لاکتید (قابل جذب) و... که زیست سازگاری و خون سازگاری قوی‌تری نسبت به بقیه پلیمرها دارند، استفاده کنند. این استنت‌ها مقاومت مکانیکی خوبی دارند و با توجه به ساختار ویژه خود داروهای ضدلخته‌زا می‌توانند با خود حمل کنند، ولی هنوز به‌طور کامل پذیرفته نشده‌اند. یکی دیگر از انواع استنت‌های پلیمری، استنت‌های تخریب‌پذیر هستند که پس از طی زمان تعیین شده که برای عملکرد مناسب استنت لازم است به‌صورت کاملاً ایمن از بدن دفع می‌شوند. نرخ تخریب استنت پلیمری به درجه پلیمریزاسیون و فرآیند ساخت بستگی دارد. از معایت این نوع استنت‌ها می‌توان به مقاومت کم آنها و همچنین عدم پاسخ به امواج رادیوئی اشاره کرد، ولی می‌توان با اضافه کردن مواد حساس به پرتو آنها را شناسائی نمود.
مشکلات فلزات در زمینه ساخت استنت‌ها
۱. فلزات به‌علت کشش سطحی بالا، سطح لخته‌زا ایجاد می‌کنند.
۲. فلزات به‌علت خصوصیت ساختاری خود دارای بار الکتریکی مثبت هستند.
۳. طولانی شدن گذاشتن استنت باعث خوردگی، ناپایداری و سوراخ شدن دیواره رگ می‌شود.
۴. در درازمدت بافت اضافی در درون استنت ایجاد می‌شود.
برای حل این مشکلات، محققان استفاده از استنت‌های فلزی همراه با روکش پلیمری را که با مواد ضد‌انعقاد مانند هپارین، تاکسول، هیرودین و یوزو کیناز پوشانده شده توصیه می‌کنند، در غیر این صورت استنت‌های فلزی باید به‌صورت موقت مورد استفاده قرار گیرد.
ویژگی‌های استنت‌ها
نحوه انبساط (خودکار، بالنی)، جنس (فولاد زنگ‌نزن ۶۱۳L، تانتالوم)، خواص مکانیکی (الاستیسیته، انعطاف‌پذیری)، نوع شبکه (سیم‌پیچی، متوازی‌الاضلاع)، ایمنی (تغییر طول ندادن برای حفظ عملکرد و انتخاب قطر مناسب برای جلوگیری از آسیب به لایه صاف درونی رگ) از ویژگی‌های استنت‌ها است.
قطر و طول:
در رابطه با این مورد ذکر نکات ذیل ضروری است:
شرکت‌های تولیدکننده استنت تمامی سایزهای متداول را تولید نمی‌کنند، بلکه سایزهای اختصاصی خود را دارند. قطر و طول یک استنت دو پارامتر مهم برای آنها و بسته به مورد متفاوت است، ولی بیشترین نوع استنتی که به‌کار می‌رود، دارای قطر ۳ و طول ۱۳ میلی‌متر است. استنت‌های موجود با سیستم رهایش‌دار کار می‌کنند. به این ترتیب که بر روی استنت موادی مانند هپارین پوشش می‌دهند که باعث عدم ایجاد لخته‌زائی شود. استریلیزاسیون بیشتر استنت‌ها با استفاده از گاز اتیلن اکساید انجام می‌شود، زیرا دارای شرایط مطلوب‌تری از نظر میزان فشار دما و نسبت به روش‌های دیگر است.

مهندس امیررضا آدرنگی
کارشناس ارشد مهندسی پزشکی

منبع : ماهنامه مهندسی پزشکی و علوم آزمایشگاهی