Dispositivi medicali e diagnostici

Modulo elastico e resistenza dei vasi sanguigni

ID è il diametro interno dopo il trattamento. Un modulo elastico più alto indica una maggiore resistenza (arteria coronarica o femorale), mentre il vaso con un modulo elastico minore è l'arteria polmonare.

Per calcolare la resistenza del materiale, è necessario confrontare il comportamento elastico del materiale con quello dello stent. Consideriamo il modulo elastico su tratti di vaso mediante la misura del diametro esterno. Le pressioni coinvolte sono:

1. Pressione interna necessaria per espandere lo stent
2. Pressione che lo stent può resistere

Devono essere considerati due sistemi: il primo è quello della parete che è elastico. Si può immaginare che la situazione sia di questo tipo: il diametro del vaso viene occupato da una certa pressione e la parete farà una certa resistenza di tipo lineare. Essa può essere rappresentata come la resistenza di una molla e quindi come una costante elastica.

Siamo di fronte a due sistemi che possono agire.

La ristenosi è un fenomeno ancora poco conosciuto e varia da paziente a paziente. La rigidità del materiale sembra causare disturbi ai vasi sanguigni, così come la presenza di zone con elevato stress. Si sviluppano tre processi patologici:

1. Fase infiammatoria, con attivazione delle cellule del sistema immunitario
2. Proliferazione cellulare
3. Rimodellamento, che avviene in 10-12 mesi

I fattori che contribuiscono alla ristenosi includono il rilascio di piastrine, trombi e fibrina che aderiscono allo stent, lo stile di vita e le malattie metaboliche, il restringimento del lume del vaso, la concentrazione di stress nella zona finale dello stent e il flusso disturbato all'interno della zona dello stent.

Un primo trattamento per inibire questo meccanismo è un trattamento farmacologico che agisce direttamente sullo stent, bloccando la proliferazione cellulare. Questi farmaci possono includere antineoplastici che bloccano le cellule tumorali, antitrombinici, immunosoppressori e farmaci inibitori della sintesi di collagene. Questi trattamenti sono stati oggetto di studio.

per bloccare la formazione della neo-intima, bloccandoli tra la fase G1 e S della divisione cellulare. Si possono mettere i farmaci come rivestimento sulla maglia dello stent tramite un polimero biodegradabile, che rilascia il farmaco nella zona dove deve agire. In più si può mettere un rivestimento ulteriore esterno che rappresenta una barriera di diffusione in modo da avere un rilascio lento del farmaco, per permettergli di agire nel momento più cruciale della ristenosi, che non avviene subito ma dopo 10-12 mesi. Oppure si possono inserire in alcuni reservoir presenti sulla maglia, caricati di farmaci (drug eluting intravascular stents). Il polimero deve essere a lento riassorbimento, in modo da non ostruire il vaso. Lo studio di questi stent è ancora in corso e in continua evoluzione.

Protesi vascolari

Dispositivi medici impiantati permanentemente per ripristinare la funzione di un tratto vascolare non più in grado di trasportare correttamente il sangue.

• Endotelio
• Elastina
• Cellule muscolari lisce
• Tessuto fibroso

scende a valori non troppo bassi a livello delle arterie di medio calibro; c'è una funzione dei vasi sanguigni che riguarda la rigenerabilità: il tessuto riesce a rigenerare le proprietà meccaniche deponendo matrice, e proliferando cellule quando serve, così rinnova il tessuto.

Il materiale artificiale non può rigenerarsi invece. La componente elastica del materiale è molto alta per le grandi arterie, mentre diminuisce nelle arterie più piccole. È importante garantire che anche la protesi artificiale abbia questa componente.

Dobbiamo considerare anche il flusso del sangue che deve essere regolato dalle proprietà della parete, possiamo osservare i profili di velocità e, data la viscosità e le dimensioni dei vasi, il profilo è parabolico in fase sistolica, mentre in fase diastolica il profilo si appiattisce e può anche invertirsi.

Questa onda di velocità, che deriva dall'onda di pressione

È possibile se le pareti del vaso sono elastiche, in questo modo la trasmissione dell'onda permette una normale funzionalità. Per cui serve riprodurre queste proprietà anche alle protesi.

Nella quasi totalità dei casi gli impianti vascolari sono arteriosi:

• le patologie venose sono meno frequenti e meno gravi
• la pressione venosa è inferiore a quella arteriosa (danno vascolare limitato)
• a livello venoso si generano circoli collaterali, che sopperiscono parallelamente il flusso quando ci sono problemi

Diverse patologie della parete vascolare arteriosa conducono alle due principali cause di malfunzionamento:

1. stenosi
2. aneurismi, quando la parete perde resistenza e va incontro a una dilatazione, esponendo il paziente alla eventuale rottura del vaso.

Ci sono dei requisiti per le protesi:

1. Biocompatibilità
2. Strutturalmente duratura
3. Resistente alle infezioni
4. Facile da sterilizzare e conservare
5. Disponibile in differenti

dimensioni (diametri/lunghezze) per avere una corrispondenza perfetta

6) Facile da impiantare e suturare

7) Impermeabile al sangue

8) Non-trombogenica

9) In possesso di buona compliance (distensibilità)

10) Di basso costo e facile fabbricazione

La protesi dovrebbe essere il più possibile compatibile con le strutture adiacenti

• Compatibilità morfologica: avere forma e dimensioni che ne consentano l'impianto
• Compatibilità biologica: la sua presenza non deve indurre nell'organismo ospite reazioni che possano danneggiare sia l'organismo ricevente che la protesi stessa (es. formazione depositi o coagulazione cellulare)
• Compatibilità funzionale: in esercizio deve replicare, senza subire rotture, il comportamento meccanico (strutturale, fluidodinamico) del vaso sostituito e mantenere la funzionalità nel tempo

Le valvole sono divise in grosso calibro e piccolo calibro, le prime hanno un successo maggiore nella sostituzione.

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Grosso calibro (diametro interno > 6mm) vengono usate per sostituire l'aorta e le sue diramazioni, cioè le arterie che originano dall'arco aortico e dalle arterie iliache. La velocità del flusso ematico è elevata e solo una piccola percentuale di sangue che fluisce attraverso il vaso viene a contatto con la parete, per cui i fenomeni trombotici sono meno drammatici.

Piccolo calibro (diametro interno < 6mm) proprieà essenziali per una protesi di piccolo calibro sono: superficie liscia a basso coefficiente di attrito, non trombogenica; dimensioni e proprietà meccaniche simili a quelle delle arterie che devono essere sostituite. Le protesi di piccolo calibro artificiali sono difficili da realizzare e di problematico funzionamento. Le protesi all'inizio erano biologiche: protesi omologhe con la vena safena, ombelicale o arteria mammaria; protesi eterologhe con la carotide bovina. A volte è difficile trovare un sostituto omologo.