研究背景
在急性缺血性卒中（AIS）机械取栓（MT）或动脉瘤栓塞术等神经血管内治疗手术中，导管能够高效、顺畅地通过血管到达目标部位对治疗至关重要。然而，临床上常遇到血管迂曲的情况，尤其是在心血管风险因素较多的老年患者中。在迂曲的血管中，导管可能会发生“回弹”或弯折，这不仅会延长手术时间、延误治疗，甚至可能导致手术失败或引发并发症，从而影响患者的预后。尽管神经介入医生的临床经验普遍认为，使用更硬的微导丝可以增强导管（包括微导管和抽吸导管）的通过性和可追踪性，但这一经验性的假设缺乏实验数据的验证。本研究使用体外模型模拟严重的迂曲血管环境，系统性地、量化评估微导丝的硬度对导管在迂曲血管中输送效率的影响，以期为临床器械选择提供科学依据。
研究方法
1.体外血管模型
为了模拟真实的手术环境，研究人员构建了高度逼真的体外测试平台。
1）模型材料与构建：两个硅胶（silicone）材质的血管模型用于临床测试，其模拟了了颅内的主要动脉，包括颈内动脉（ICA）、大脑前动脉（ACA）和大脑中动脉（MCA）。这些模型是基于真实的解剖数据和经过验证的几何参数设计的。
2）模拟生理环境：为了让实验更接近人体真实情况，研究人员建立了一个闭环的液体循环系统。使用脉冲泵（Harvard Apparatus，MA，US）在系统中产生生理性的脉动流。在系统内填充了混合Tween 20的生理盐水。Tween 20是一种非离子表面活性剂，加入浓度为0.02%，目的是降低液体表面张力，以更好地模拟血管内的真实表面张力条件。设定颈内动脉（ICA）的流速为240毫升/分钟，脉率为60次/分钟，并且整个系统维持在37°C的恒定温度下。
3）两种特定的解剖模型：
模型一（用于实验一）：模拟了大脑中动脉（MCA）的一个M2分支。该模型通过设置一个70°的锐角弯曲，来测试微导管在通过急弯时的性能。
模型二（用于实验二）：模拟了一段具有严重迂曲的颈内动脉。“严重迂曲”的定义是基于MATLAB中的开源软件包进行半自动计算得出的，具有量化标准。该模型用来测试抽吸导管在长段迂曲血管中的通过能力。
4）力学测量：使用一台数字测力计（DST-11A，IMADA，Japan）来精确测量施加在导管上的推送力。
2.测试用的微导丝
研究的核心是比较不同硬度的微导丝，因此对导丝的选择非常关键。
1）导丝型号：研究选用了临床上常用的 Stryker Synchro Select 0.014英寸（Stryker Neurovascular，Fremont, CA）系列微导丝。
2）硬度分级：测试了该系列的三种不同硬度版本：软（Soft）、标准（Standard）和支撑型（Support）。
3）材料与设计：这三款导丝的成分相似（近端为不锈钢核心，远端为镍钛合金外管），但通过改变核心线材的设计，使其远端35厘米部分具有递增的硬度（抗弯曲能力）。
4）规格统一：为了保证可比性，所有测试导丝的宽度均为0.014英寸（0.36毫米），长度为215厘米，且根据制造商的说明，其最远端的1厘米尖端部分是相同的。实验中，导丝尖端保持其原始的笔直形态。
3.实验操作流程
研究人员设计了两个独立的实验，分别评估微导管和抽吸导管的输送性能。
实验一：MCA模型中的微导管输送
使用带有M2分支的MCA模型来评估微导管在微导丝上的输送情况。同轴系统是使用8 Fr Shuttle 引导鞘（Cook Medical，Bloomington，IN）以提供良好的近端支持，再插入Zoom 71抽吸导管（Imperative Care，Campbell, CA）和Trevo Trak 21微导管（Stryker Neurovascular，Fremont, CA）。微导丝推进到远端前额叶M2段，而微导管则从近端M1段开始。抽吸导管位于颈动脉虹吸管内。当自动推进装置以每秒4毫米的恒定速度推进微导管时，连接到微导管近端的数字测力计测量推进力。在微导管顶端到达M2中支之前一直记录推力。微导丝、微导管和抽吸导管的位置已标准化，以确保每次实验的一致性。微导丝的最大回跳长度（Max L（microcatheter（mc））和最大推力（Max F（mc））均通过视频记录测量。
实验二：迂曲ICA模型中的抽吸导管输送
在严重迂曲的ICA模型中使用了相同的同轴装置（8 Fr Shuttle、Zoom 71 和Trevo Trak 21），以评估抽吸导管的输送情况。将Synchro Select 0.014’’ Soft、Standard或Support微导丝推进至M2远端，同时将微导管置于M2中段，将抽吸导管置于颈动脉虹吸管中。连接抽吸导管近端的数字测力计测量推进过程中施加的推力（4毫米/秒）。测量力一直持续到抽吸导管尖端到达M2分叉处。微导丝和抽吸导管的最大回弹长度（Max L（ac））以及施加在抽吸导管上的最大推力（Max F（ac））均通过视频记录测量得出。
图1.带有M2分支的大脑中动脉（MCA）模型中的微导管导航。不同硬度的微导管（Synchro Soft、Standard或Support）以70°的锐角定位在前额支。微导管以每秒4毫米的速度从M1中段穿过微导管向前额叶分支推进。微导管推进阶段：（1）初始推进阶段，微导管推进时无阻力；（2）阻力阶段，尽管近端有推动力，但由于阻力导管尖端仍保持静止；（3）加载阶段，微导管发生回弹，同时推动力逐渐增加；（4）释放和推进阶段，此时达到峰值力，微导管向远端推进。测量了微导管在M2支中的最大回弹长度（L(mc)）和推进微导管所需的最大推力（F(mc)）。
图2.在有严重迂曲的颈内动脉（ICA）模型中进行抽吸导管导航。将微导管和微导线定位在M2下支，然后以每秒4毫米的速度将抽吸导管从ICA的眼部段推进到M1远端段。抽吸导管推进阶段：（1）初始推进阶段：抽吸导管无阻力推进至ICA末端；（2）阻力阶段：在ICA末端和M1的急弯处，尽管手侧有推力，但由于阻力，导管尖端仍保持静止；（3）加载阶段；（4）释放和推进阶段：当推力达到峰值时，抽吸导管向远端推进，同时推力减小。测量了M2支的最大微导管回跳长度（L（ac））和推进抽吸导管所需的最大推力（F（ac））。
4.统计分析（Statistical analyses）
为了确保结论的科学性，研究采用了严谨的统计方法。
1）重复性：考虑到器械的可获得性，每项测试（即每种硬度的导丝在每个模型中的测试）都重复了七次，以最大化数据的准确性、可靠性和统计功效。
2）数据表达：结果以平均值±标准差（mean±SD）的形式报告。
3）统计检验：使用单因素方差分析（One-way ANOVA）来比较不同硬度微导丝组之间的最大推送力和回弹长度是否存在显著差异。如果ANOVA检验结果显著，则进一步进行Tukey’s HSD事后检验，以确定具体是哪几组之间存在差异。
4）显著性水平：将p值小于0.05定义为具有统计学意义。
5）分析软件：所有统计分析均使用SPSS统计软件（版本23）进行。
研究结果
实验一：微导管在MCA模型中的输送
1. 输送过程的共同行为模式：
在该实验中，研究人员观察到，无论使用何种硬度的微导丝，微导管在通过中脑动脉（MCA）M2段一个70°锐角分支时，都表现出四个一致的行为阶段：
（1）初始推进阶段：微导管顺利推进至锐角分叉处。
（2）阻力阶段：尽管在导管近端施加推力，但其尖端因在锐角处遇到阻力而停滞不前。
（3）加载阶段：为克服阻力，推进力逐渐增加，同时微导丝被向后推回（即“回弹”）。
（4）释放与推进阶段：当推进力达到峰值后，微导管和微导丝会迅速向前推进，进入目标血管，同时推进力下降。
2. 硬度对性能的影响：
研究结果量化了微导丝硬度的影响。随着微导丝硬度的增加（从Synchro Soft到Standard，再到Support），推进微导管所需的最大推力（F（mc））和微导丝的最大回弹长度（L(mc)）都依次显著减小分别为0.567N（Synchro Soft）、0.468N（Synchro Standard）和0.363N（Synchro Support））。这一结果具有统计学意义（P<0.001），表明微导丝越硬，输送效率越高，系统越稳定。
实验二：抽吸导管在ICA模型中的输送
1. 输送过程的共同行为模式：
与实验一类似，在将抽吸导管推进通过一个严重迂曲的颈内动脉模型时，也观察到了四个相似的行为阶段（图2）：
（1）初始推进阶段：抽吸导管在无阻力的情况下推进至颈内动脉末端；
（2）阻力阶段，虽然抽吸导管的近端（手侧）在推力机器的作用下向前推进，但由于在颈内动脉末端和M1的急弯处受到阻力，导管尖端仍保持静止；
（3）加载阶段：微导丝和微导管在推力逐渐增加的同时出现回跳。
（4）释放和推进阶段：在达到推进抽吸导管所需的力量（峰值力）后，抽吸导管向远端推进，同时力量减小。测量了施加在抽吸导管近端上的峰值力F（ac）以及微导线恢复前移时的回弹长度L（ac）。
2. 硬度对性能的影响：
在推进力方面，结果与实验一一致：随着微导丝硬度的增加，推进抽吸导管所需的最大推力（F(ac)）也依次减小。推进抽吸导管所需的平均手侧推力分别为0.813N（Synchro Soft）、0.645N（Synchro Standard）和 0.439N（Synchro Support）（P<0.001）。然而，在回弹长度（L（ac））方面，研究人员发现了一个不一致的现象。Synchro Standard和Synchro Support导丝之间的回弹长度没有呈现出与硬度完全一致的递减模式。导管的回弹长度分别为1.378厘米、0.626厘米和0.676厘米（P=0.026）。这种不一致性可能是由于每次试验开始时抽吸导管初始位置的微小差异，或是样本量较小所致。
综合两个实验的结果，该研究得出结论：微导丝的硬度是影响神经血管介入手术中导管输送能力的关键因素。更硬的微导丝能够提供更强的系统稳定性，特别是在远端，从而显著增强导管在迂曲血管解剖结构中的输送和推进性能。
图3.微导丝硬度对M2分支锐角微导管输送的影响。（左图）在微导管推进过程中，soft、standard和support微导管在M2分支中的回弹长度（L（mc））。（右图）在微导管上推进微导管所需的最大力（F（mc））。随着微导管硬度的增加，回退长度和最大力都明显减少（P<0.001）。数据以平均值±SD表示，统计意义以****表示（P<0.0001）。
图4.微导丝硬度对迂曲ICA模型中抽吸导管导航的影响。（左图）soft、standard和support在M2支中的回弹长度（L（ac））。（右图）推进抽吸导管所需的最大力（F（ac））。随着微导丝硬度的增加，回弹长度和最大力都明显减少（P<0.05）。数据以平均值±SD 表示，统计意义以****（P<0.0001）、**（P<0.01）、*（P<0.05）和ns（无意义）表示。
研究解读
微导丝硬度对常用微导管和抽吸导管在迂曲神经血管解剖中的输送难易程度有很大影响。随着微导丝硬度的增加，推进导管所需的力量和导管回弹长度都有所减少，这表明导管的支撑力和系统稳定性得到了改善。相反，较软的微导丝会出现装置疝出和松弛，推进导管所需的力量更大，导丝回弹也更大。这些发现验证了神经介入专家长期以来的假设，即较硬的微导丝可提高装置的可跟踪性。这些结果以前从未在实验中证实过。在神经血管介入治疗中，有效的导管输送是决定手术成功与否的重要因素。这需要审慎而精确地选择微导丝，以平衡可追踪性、可推送性、扭矩传递性、柔韧性和血栓穿越能力等关键特性。然而，这些属性往往相互制约。例如，一根为配合硬支撑系统追踪而优化的导丝，在进行精细的导管操作时可能存在潜在风险。因此，独立地理解每一种机械性能，有助于介入医师根据当前手术的关键需求来优化器械选择。微导丝的机械硬度主要取决于其核心金属成分（如不锈钢、镍钛合金）的弯曲模量及其外径。“三点弯曲试验”等方法已被设计用于更好地阐明神经血管介入器械（包括导丝、中间导管和导引导管）的抗弯刚度特性，但关于微导丝硬度的比较性研究发表甚少。该实验表明，更硬的微导丝能增强支撑力，从而减少导丝在锐角处发生屈曲的倾向，进而最大程度地减小导管系统中的松弛。尽管较软的微导丝在穿越复杂解剖结构时似乎更安全，但其更高的脱垂和系统松弛风险，导致微导管追踪需要更大的推力，从而降低了操作的精确性并增加了意外疝出至邻近血管的风险。Schulze-Zachau等人曾报道，机械取栓过程中的穿孔事件约有一半与器械通路建立有关。本研究中观察到的“释放与推进阶段”所出现的微导丝和微导管的突然前冲，可能会增加血管穿孔的风险。此外，频繁的器械回弹和疝出可能会降低手术安全性并延长手术时间。
另外，Li等人先前报道，远端通路导管在没有微导管支撑的情况下进行追踪时，所需推力增加30%。该研究结果将这一原理延伸至微导丝本身，表明导丝硬度在导管推进过程中同样对增强支撑起着重要作用，从而在神经介入手术中实现更快、更安全的装置输送。值得注意的是，远端部分较硬的导丝也可能增加血管损伤的风险，包括夹层、穿孔或血管痉挛，尤其是在脆弱或远端的血管中。因此，在远端血管中进行导航时必须格外小心。安全的器械输送在动脉瘤治疗中也至关重要。Ryu等人曾指出，动脉瘤弹簧圈栓塞术中所有血管穿孔病例均与导丝输送有关。Kawabata等人也发现，在未破裂颅内动脉瘤治疗中，20%的术中破裂发生在器械通路建立阶段。尽管Synchro Select系列导丝具有不同的硬度配置，但根据其远端三点弯曲力的数据，它们的顶端都具有相似的柔软度。虽然较软的导丝在进入动脉瘤时看似更安全，但柔软的微导丝可能导致系统不稳定，例如在动脉瘤周围发生意外的器械前冲。对于那些角度刁钻的侧壁动脉瘤，或为置入囊内装置而需要输送相对较硬的微导管的病例，选择如Synchro Standard或Support等支撑性更强的导丝，可以为导管在输送至动脉瘤过程中提供更好的稳定性来帮助减少手术并发症。
近年来，尤其是在针对大血管闭塞的机械取栓术中，出现了一种不再需要使用微导管的系统性转变。特别是，0.035英寸的颅内“大导丝”正被用于替代0.014英寸的微导丝，而“输送导管”则替代了微导管。有理由推测，控制大导丝输送系统可追踪性的物理特性，与本研究中使用传统同轴系统（微导丝和微导管）所测试的物理特性是一致的。然而，该研究结果未来仍需使用这些新型导管输送系统进行进一步的评估和验证。
点评
作为长期从事神经血管内介入治疗的临床医生，我对本研究深感共鸣。该研究不仅科学地验证了我们在日常手术中积累的经验性直觉，更通过严谨的体外模拟实验与量化分析，首次系统性揭示了微导丝硬度在导管输送过程中的关键力学作用。这项工作填补了神经介入器械性能评估领域的一项重要空白，为术者在复杂解剖条件下的器械选择提供了强有力的实验依据。
首先，该研究设计的科学性与临床贴近性值得肯定。本研究在模型构建上具有显著优势：其采用基于真实患者数据设计的硅胶血管模型，特别是“严重迂曲ICA”模型通过MATLAB半自动量化定义，赋予了解剖变异以可测量的标准，提升了实验结果的可重复性和外推价值。其引入37°C恒温、脉动流（240mL/min, 60bpm）及Tween 20降低表面张力的生理盐水循环系统，极大增强了体外实验向体内情境转化的可信度，模拟了良好的生理环境。
其次，其采用标准化的测试流程。明确限定导丝尖端形态、推送速度（4 mm/s）、导管起始位置等变量，确保各组间比较的公平性。尤为值得称道的是，研究分别针对微导管（实验一）和抽吸导管（实验二）两类关键器械进行独立测试，精准回应了不同手术阶段（如取栓前微导管到位、支架回收器或ADAPT技术中抽吸导管推进）的实际需求。
这是一项典型的“从临床来，到临床去”的转化医学研究。它用工程学方法回答了神经介入领域的根本问题：“为什么我们总觉得硬一点的导丝更好过弯？”现在我们知道——不是“觉得”，而是确实如此，且可以被测量、被解释、被优化。本研究的价值不仅在于数据本身，更在于建立了一套评估导管输送性能的标准化方法论，为未来新型器械的研发与比较提供了范式。长期以来，导丝选择多依赖术者经验与手感，缺乏客观参数指导。本研究将“导丝硬度”这一抽象概念转化为可测量、可比较的力学指标，推动介入治疗向精细化、个体化发展。同样也给年轻介入医师提供了建议：不要盲目追求“最软最安全”或“最硬最有力”，而应根据患者血管解剖特点，理性选择与之匹配的导丝硬度，实现“刚柔并济、稳准兼备”的操作艺术。
李建桥 医师
哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科史怀璋团队
吴培 主任医师
哈尔滨医科大学附属第一医院神经外科史怀璋团队
神经外科副主任，主任医师，医学博士，博士后，硕士生导师
美国罗马琳达大学访问学者
中国医师协会介入医师分会神经介入专家工作组青年学组副组长
中国医师协会神经外科医师分会第七届委员会青年工作组（青委会）委员
中国卒中学会脑血管外科分会委员
国家卫生健康委能力建设和继续教育神经介入专家委员会委员
黑龙江省医学会神经外科分会神经介入学组副组长
黑龙江省医学会神经介入学组秘书
卒中未来引领者计划首批成员
OCIN YOUNG首批成员
国家卫健委脑防委高级卒中中心专家组成员
中国老年医学学会神经外科分会委员
中国人体健康科技促进会临床神经科学技术转化专业委员会会员
黑龙江省医师协会神经介入专业委员会委员
黑龙江省医促会创伤与神经重症专委会委员
脑医汇-神介资讯青年编委
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