
引言:血管钙化病变的介入治疗挑战
冠状动脉及外周动脉钙化病变的介入治疗,始终是心血管介入领域的“硬骨头”。随着人口老龄化加剧,冠状动脉中重度钙化病变检出率约为18~26%[1-3],传统球囊常面临扩张不全、血管损伤、限流性夹层等问题。切割球囊(Cutting Balloon)作为斑块修饰技术的代表,对钙化病变预处理成功率较好,但也有会更多的血管撕裂和穿孔发生[4]。虽能通过显微刀片定向切割钙化环,但是器械存在通过性不足等情况。更存在随着压力增加,扩张的切割效率会随之衰减等缺陷,限制着临床获益。本文将从临床需求出发,探讨切割球囊技术演进方向。
现状与痛点:
现有切割球囊的临床局限性
2.1扩张压力与切割效率的“矛盾平衡”
众所周知,相较于非切割球囊,在高压扩张的情况下使用切割球囊治疗钙化病变可获得更大的MSA和支架膨胀。在存在严重钙化时,使用切割球囊进行病变部位的处理有更为明显的优势[5]。但是,切割球囊的工作压力通常限制在6-12atm,其核心问题源于刀片固定方式与球囊材料的力学失配[6]。传统尼龙球囊在高压力下会因过度延展、嵌顿及非均匀变形,导致刀片与血管壁的接触角度显著偏离设计值。实验数据表明,当传统切割球囊扩张压力超过14atm时,显微刀片对钙化组织的嵌入深度下降,导致切割效率降低。这一现象印证了材料力学性能与刀片固定设计的协同性不足——球囊的过度形变直接削弱了刀片的切割能力,同时显著增加囊体破裂风险。
2.2复杂病变通过性的“最后一公里”难题
现有切割球囊刀片固定方式多为胶水粘连,外径普遍≥1.10 mm(3.5 Fr),在严重迂曲或弥漫钙化病变中,器械通过失败率较高。刀片凸起高度与球囊折叠性能的负相关关系,成为制约输送系统的关键瓶颈。
2.3血管损伤与远期再狭窄的“双刃剑效应”
在一项多中心随机对照研究中显示,传统切割球囊术后血管内膜撕裂发生率较高,较普通球囊血管成形术(POBA)术后再狭窄风险显著提高[7]。因此如何在增强斑块修饰能力的同时减少医源性损伤,是下一代技术必须跨越的门槛。
下一代高压切割球囊的临床需求
基于上述挑战,下一代高压切割球囊需满足以下核心临床需求:
下一代切割球囊技术创新之路:
材料科学与结构力学的突破
4.1非传统固定刀片系统与超弹性镍钛合金刀片
传统切割球囊的刀片固定方式在高压力下易导致切割效率衰减。Revoedge高压切割球囊采用非传统固定刀片系统,结合超弹性镍钛合金刀片,球囊通过大于45°成角病变、迂曲血管时也能游刃有余,确保刀片始终以最佳角度嵌入钙化组织。实验数据显示,在20 atm压力下,刀片切割深度稳定在110-180μm,较传统设计提升41%(体外模拟实验数据)。
4.2双层微晶网格球囊工艺
创新专利工艺、双层材料的设计能够兼具上一代切割球囊既往不具备的高耐压、高通过性。传统尼龙球囊在高压力下易发生过度延展,导致刀片工作角度偏离设计值。Revoedge高压切割球囊采用双层微晶网格材料专利技术(对比传统尼龙材料的15%伸展率),通过纳米级晶体结构优化球囊力学性能,使其爆破压提升至20 atm的同时,径向伸展率控制在5%以内。这一设计显著降低了球囊形变对刀片切割效能的影响。
图 1 Revoedge高压切割球囊
4.3弹性管设计保障安全
通过引入屈服强度和形变合适的弹性管材与切割部件连接,使切割部件与球囊两端固定点的受力在扩张中保持在一个合适大小0.5磅,实现切割单元与球囊伸缩率保持一致。避免张力过大过小导致的切割部件脱落、变形、松弛等导致的功能异常,保证切割效果和安全性。
材料科学与结构力学的突破令新款切割球囊真正具备压力与切割效率的正相关性,实验室有限元分析显示,在钙化病变的切割过程中,新一代高压切割球囊Revoedge(2.5mm)对比当前主流切割球囊Wolverine(2.5mm),在命名压NP状态下,刀片对钙化斑块的最大应力提升68.41%,对弹性斑块的最大应力提升2.27%,而在额定爆破压力RBP状态下,刀片对钙化斑块的最大应力提升37%,对弹性斑块的最大应力提升12.43%。该结果意味着随着切割压力的提升,球囊的切割效率呈现正相关性,具有更高NP与RBP的Revoedge高压切割球囊能够对斑块病变处提供更强的切割应力。
表 1 切割球囊有限元分析

表 2 不同球囊在名义/额定爆破压力对弹性斑块切割深度
临床价值展望:从工具升级到治疗范式革新
新一代高压切割球囊的价值不仅在于解决现有技术痛点,更在于推动钙化病变治疗范式的转变:
结语:以临床需求驱动技术迭代
血管介入器械的进化史,本质上是临床问题与工程学解决方案的对话史。面对钙化病变这一“最后的堡垒”,唯有回归血管壁力学本质、理解医生操作痛点、融合跨学科创新,才能实现真正意义上的技术突破。中国医疗器械企业正在这场攻坚战中展现出独特的研发创新速度与临床洞察力——这或许预示着全球高端耗材市场格局变革的新起点。
参考文献:
[1]胥家开,聂文畅,侯昌,等.冠状动脉钙化病变预处理手段的研究进展[J].中国介入心脏病学杂志,2024,32(03):159-163.
[2]Huisman J,van der Heijden LC,Kok MM,et al. Two-year outcome after treatment of severely calcified lesions with newer-generation drugeluting stents in acute coronary syndromes:a patient-level pooled analysis from TWENTE and DUTCH PEERS[J]. J Cardiol, 2017,69(4):660-665. DOI:10.1016/j.jjcc.2016.06.010.
[7]Mauri L, Bonan R, Weiner BH, Legrand V, Bassand JP, Popma JJ, Niemyski P, Prpic R, Ho KK, Chauhan MS, Cutlip DE, Bertrand OF, Kuntz RE. Cutting balloon angioplasty for the prevention of restenosis: results of the Cutting Balloon Global Randomized Trial. Am J Cardiol. 2002 Nov 15;90(10):1079-83. doi: 10.1016/s0002-9149(02)02773-x. PMID: 12423707.