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本篇首先介紹自體血管組成結構，進而深入整理盤點人工血管各種制作材料及制備技術，同時也詳細介紹了小口徑人工血管的4個臨床應用方向：冠狀動脈旁路移植術、外周血管旁路移植術、血管創傷（缺損≥2cm）、血液透析血管通路并針對性分析對應市場容量情況。

 人工血管常用材料及制作技術

人體動脈血管由內膜，中膜和外膜三層結構組成。不同口徑和部位的血管，每層的厚度不同。其中：

內膜直接與血液接觸，由附著于基底膜的結締組織床上的內皮細胞構成。內皮細胞層可以阻止凝血和補體因子的活化，并抑制白細胞和血小板的粘附。此外還參與血管收縮擴張，生長和血管重塑的調節。

中膜是血管壁的中間層，主要由平滑肌細胞（SMC）組成，還有彈性組織層和少量膠原蛋白。中膜層有助于血管抵抗由血流和腔內壓力的生理脈動引起的重復擴張和收縮。

外膜層由疏松結締組織組成，以成纖維細胞為主，當血管受損傷吋，成纖維細胞具有修復外膜的能力。

在這三層中，中膜層SMC、膠原蛋白和彈性蛋白纖維主要承擔了保證血管的機械強度和彈性的功能。

圖1. 動脈三層結構示意圖

圖2. 人體主要動脈血管直徑范圍

   人工血管常用材料及制作技術

按照口徑大小，人工血管分為大、中、小三種規格，通常稱10毫米以上的為大口徑，介于6毫米和10毫米之間的為中等口徑，小于6毫米的是小口徑。

理想的支架材料力學特性應盡可能與天然動脈相匹配，替代材料應該是彈性的，機械上有耐用性，可降解以及具有良好的生物相容性。

01人工血管的制作材料

（1）天然高分子材料：天然高分子材料如膠原、明膠、海藻酸鈉、殼聚糖等，一般具有無毒、親水、細胞親和性及生物相容性好等特點，特別適用于制備人工血管。但這些天然高分子材料往往力學性能欠佳，需進行一定處理后方可滿足人工血管的材料需求；

（2）合成高分子材料：滌綸、聚四氟乙烯（PTFE）、聚氨酯（PU）、聚己內酯（PCL），聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）等先后被應用于人工血管的研發。合成高分子材料具有來源可控、質量穩定性高、加工簡單及機械性能好等優點，目前對這些傳統高分子材料的研究與改良也是目前的熱點方向之一；

（3）動物源脫細胞基質材料：將同種或者異種來源的動物血管或腸系膜，通過酶處理、超聲或離心技術處理成脫細胞基質后，制備成組織工程人工血管；

目前，應用滌綸、聚四氟乙烯、天然真絲等人造材料制備的大、中口徑人工血管已經應用于臨床，并取得了滿意的效果；但迄今為止，還沒有人工小口徑(直徑<6 mm)血管上市。

主要原因是：材料自身的血液相容性及抗凝血性能不佳，當與血液接觸后會不同程度的產生纖維蛋白和血小板沉積，造成管腔狹窄，血管閉塞；由于小血管系統中血流速度慢、血壓低，而這些非降解材料無法支持內皮細胞的黏附和生長，人工血管植入體內后不能盡快內皮化，造成血管狹窄、栓塞發生，小口徑人工血管的遠期通暢率無法保證。

目前對于小口徑血管產品的研究是公司以及高校科研的重點及難點。

表1.小口徑血管支架材料種類特點

02人工血管的制備技術

（1）生物涂層技術：理想的人工血管材料應該具有抗血栓、抗血小板聚集、組織相容性好、無炎性反應等特點，研究人員在材料的表面鏈接小分子或者表面活性劑，通過改善血管內皮細胞在血管材料內壁上的附著情況，增強抗血栓、抗凝血、提高長期血流通暢率；

（2）靜電紡絲技術：該技術設備簡單，成本較為低廉，可以靈活控制等優點，廣泛用于血管支架材料的研究中。靜電紡絲技術是利用高壓靜電場作用，使材料溶液形成帶電的噴射流，并在電場中被拉伸，最后接收形成無紡狀態的納米纖維層或者微米纖維層。這種纖維層具有與人體組織細胞外基質膜類似的結構，且具有高孔隙率等特點，有利于自體細胞的黏附、增殖，提高人工血管的生物相容性；

圖3. 靜電紡絲原理

（3）組織工程是一門新興的交叉學科，從再生角度為血管移植提供新的途徑。其方法是將種子細胞接種于天然或合成材料支架上，進而構建從形態到功能均與活體血管接近的組織工程化血管，在植入前進行脫細胞處理，避免免疫排斥問題。

圖4. 組織工程原理人工血管原理圖

小口徑人工血管臨床應用及市場容量分析 

人工血管的臨床應用目前主要集中在兩個科室，血管外科以及心血管外科。其中，心血管外科主要應用在冠狀動脈旁路移植術；血管外科主要有三個方向的應用：

1）外周血管旁路移植術；

2）血管創傷（缺損≥2cm）；

3）血液透析血管通路。

01冠狀動脈旁路移植術（CABG）

冠狀動脈旁路移植術（俗稱冠脈搭橋）用于修復或替換梗阻的冠狀動脈以改善心臟心肌血供的手術。手術方法為用移植的血管（常為大隱靜脈及乳內動脈）在主動脈及梗阻的冠狀動脈遠端建立一條血管通路。根據實際病變的情況，醫生決定橋血管的數量，如下圖所示：

圖5. 冠狀動脈搭橋原理示意圖

冠脈搭橋和經皮冠狀動脈介入術（PCI）是目前治療冠狀動脈狹窄的兩種主要治療方法。

2019 年中國心外科手術和體外循環數據白皮書提到，中國生物醫學工程學會體外循環分會調查全國757家醫院，進行中國心臟外科手術和體循環手術數量的調查，其中冠狀動脈旁路手術46232例，較2018年增加1154例(增幅2.6%)，2018年為45078例；中國心血管健康與疾病報告2019概要中提到2018年中國大陸地區性冠心病介入治療例數為915256例。

適合PCI手術/CABG手術的患者，手術方式以及此兩類手術的優缺點對比如下表所示：

冠狀動脈搭橋手術目前的血管供體來源主要是患者自身血管，主要有以下三種取材：

 乳內動脈：左乳內動脈吻合前降支，l年通暢率達95.7%，10年通暢率在90%以上，乳內動脈做橋的缺點是壁薄、腔細、質脆、易痙攣、分支多、易出血、長度有限，需要較高的吻合技術；

圖6. 乳內動脈（紅色血管）取材作為橋血管

大隱靜脈：最常用和易于取材的血管，口徑較大，長度夠用。大隱靜脈由于內膜損傷、過分牽拉和其它原因易出現內膜增厚和血管硬化，一年內可能發生靜脈吻合口近端狹窄、血栓形成，10年通暢率在50%左右,長期效果不如乳內動脈；

圖7. 大隱靜脈取材作為橋血管

橈動脈：從外科角度來看,橈動脈是非常理想的橋血管，直徑大小與冠脈相匹配，長度適中，易獲取。但該動脈易痙攣而被棄用，隨著技術進步近些年逐漸得到重視

由于自身血管供體來源有限，血管口徑匹配度，CABG術后橋血管再狹窄等問題，提升了臨床對小口徑人工血管的需求，但是目前并沒有相應的小口徑血管產品上市。

我們將小口徑人工血管在CABG手術中的應用定義為潛在增量市場，預計將來中國CABG市場容量為每年5萬手術案例，預計每年的增速在2%左右。按照人工血管終端價格均數3萬元計算，潛在市場規模為15億元/年。

02動靜脈透析造瘺（AVG）

2021年10月，于上海召開的“東方腎病會議”上，專家重點提到“在2020年12月底經統計我國（除臺灣）血液凈化的基本數據”如下：血液透析患者總數：692736人；新增血液透析患者總數：143513人。

長期透析患者的血管通路對于維持患者基本生命尤其重要，基本上患者每周需要2-3次透析，反復穿刺對于血管的生理狀態是極大的挑戰。

圖8. 血液透析示意圖

目前超過60%的血液透析患者的首次透析所采用的通路類型為中心靜脈導管（central vein catheter，CVC）。中國專家共識建議，醫生和患者都應該了解并遵循“內瘺第一（fistula first）”的原則，減少不必要的CVC使用[6]。

目前尚無絕對理想的血管通路類型，參照國際上一些指南的建議，專家組認為長期性血管通路應：

1）首選自體動靜脈內瘺（autogenous arteriovenous fistula, AVF）：即把動脈血管置入靜脈里，使靜脈變得比較粗大，取靜脈里面的血做透析。首次行自體動靜脈內瘺成形術的最小動脈內徑應≥1.5mm、靜脈內徑≥2mm（束臂后）。

最常用的手術方案是前臂的橈動脈和頭靜脈吻合，可使患者前臂的淺表靜脈得以發育。該手術本身創傷小，出血量比較少，不屬于大手術，但手術比較精細，需要血管的吻合技巧。我國很多患者血管細小，條件不佳，首次內瘺的成功率一般在90%左右。

自體動靜脈內瘺的優點：

自身血管吻合，不存在異物排斥；

自身靜脈被擴張后，流量較大；

血管壓迫易止血，不易針口滲血或者發生止血困難。

自體動靜脈內瘺的缺點：

不能直接使用，需要一個靜脈動脈化的過程：內瘺成熟至少需要4周，最好等待8～12周后再開始穿刺。若術后8周靜脈還沒有充分擴張，透析血流量不足，則為內瘺成熟不良或發育不全。術后3個月尚未成熟，需考慮制作新的內瘺；

糖尿病患者、高血壓患者及肥胖人群的血管條件相對較差，自體動靜脈內瘺成熟不良的風險較高；

并發癥如：血管狹窄、形成血栓、感染或盜血綜合征*等。

（*注：盜血綜合征 ---- 當人體內某一動脈發生部分或全部閉塞后，它遠端的壓力明顯下降，就會產生一種“虹吸”作用，通過動脈血管的側枝從附近血管“竊取”，從而使鄰近血管的供血區出現供血不足的一系列癥狀。）

2）當AVF無法建立時，次選應為移植物動靜脈內瘺（arteriovenous graft，AVG）。通常的選擇順序是前臂移植物內瘺、上臂AVG。可在開始透析前3～6周建立AVG，若使用即穿型人工血管，則可推遲至需要接受透析治療前數小時至數天。

人工血管內瘺手術適宜人群：

雙上肢自體淺表靜脈條件不佳，預計自體瘺難以成熟；

雙上肢自體靜脈走形迂曲；

多次自體內瘺術后致雙上肢自體淺靜脈資源耗竭；

嚴重肥胖者，自體靜脈具體表過深。

3）中心靜脈導管（CVC）：產品分為帶隧道和滌綸套的透析導管（tunnel-cuffed catheter，TCC）：可簡稱為隧道式導管或長期透析導管；無隧道和滌綸套的透析導管 (non-cuffed catheter，NCC) ：可簡稱為非隧道式導管或臨時透析導管。

當患者沒有成熟的AVF而需要進入透析時，應建立過渡通路。使用TCC或NCC，不推薦直接動脈穿刺。預計過渡通路需要留置4周以上時，首選帶隧道和滌綸套的導管。中國專家共識中，推薦NCC與TCC的適應癥分別如下：

圖9. CVC血液通路透析示意圖

表. 不同長期血管通路的優缺點

使用現狀：

目前我國大部分地區的統計數據顯示，AVF是我國維持性血液透析患者的主要血管通路類型，但第2位的血管通路類型是TCC，AVG所占比例最低。從我國目前血管通路現狀來看，無法建立AVF的維持性血液透析患者使用TCC過多，對于上述患者，建議盡量使用AVG，將AVG使用的比例提升至10%，以進一步降低TCC使用率。在全球范圍內通過抽樣調查發現各地區血管通路的使用比例大不相同，具體如下圖所示：

市場容量分析：

靜態計算，中國血液透析血管通路市場按70萬透析患者計，預計將來在專家共識以及醫生的推動下，每年有10%的患者進行AVG血管通路手術，按照2020年患者數量7萬例，人工血管均價2萬元（可用中等口徑）計算，靜態市場容量為14億元。

03外周動脈疾病（PAD）

外周動脈疾病（PAD）是指除中樞血管和冠狀動脈之外的全身其他主要血管，由于狹窄和前向血流減少或中斷導致的缺血性疾病，病因以動脈粥樣硬化為主。全球范圍內，PAD在老年人中患病率高達10%-20%。在PAD治療中，可以通過生活方式改善和危險因素控制（例如：戒煙，控制血糖，調脂，抗高血壓），藥物治療（例如：抗血小板，抗凝治療，）以及血運重建。

血運重建術適用于嚴重間歇性跛行影響生活質量、藥物治療無效、伴有靜息疼痛、皮膚潰瘍及壞疽等的患者。血運重建術方法有血管內介入治療和外科手術治療２種，前者包括經皮球囊擴張、支架置入和激光血管成形術。外科手術包括人造血管和自體血管旁路移植術。在外周血管動脈疾病中尤其以下肢患者數量最多，約占中國所有PAD病例的80%，以下內容以下肢動脈疾病為例進行闡述。

下肢動脈血運重建術指南推薦主髂動脈短的閉塞病變（<5CM）優先進行血管腔內成形術（證據等級:I C）；主髂動脈閉塞適合外科手術患者可進行主股動脈旁路移植術（證據等級：IIa B）；如果是較長主髂動脈病變或者雙側病變優先考慮進行血管腔內成形術（證據等級：IIa B）。股腘動脈短的閉塞病變（＜25CM）優先進行血管腔內成形術（證據等級:I C），可以考慮進行支架置入術（證據等級：IIa A）。自體大隱靜脈可用于股腘動脈旁路移植術（ⅠA）。腘動脈以下閉塞性病變，如果存在慢性缺血可考慮行血管腔內成形術（證據等級：ⅠC）；腘動脈以下病變行血運重建時可考慮大隱靜脈（證據等級：ⅠA），亦可考慮行血管腔內成形術（證據等級：IIa B）

圖10. 下肢血管腔內治療與下肢血管外科血運重建治療

同樣隨著微創介入術式的發展，外科手術血運重建的適應癥逐漸縮小。可參考手術案例總數不詳，對此不作市場容量評估。

04血管創傷

血管損傷主要是由于車禍傷、墜落骨折傷、火器槍彈傷以及嚴重擠壓傷等因素造成，其中又以車禍傷、墜落骨折傷最為常見。血管缺損長度在2CM以上者, 均應嚴格遵循顯微外科血管無張力吻合的原則, 采用血管移植的方式予以修復 。

首選自體靜脈移植。一般采用大隱靜脈或頭靜脈移植 ,自體淺靜脈具有無抗原性, 取材方便, 通暢率高, 抗感染力強,可屈性和伸展性好等優點, 大隱靜脈、頭靜脈是較大血管缺損時常切取的移植材料。自體靜脈移植缺點是取材有限, 供區損害, 血管口徑可能不匹配等, 另外創口感染也容易導致血栓。可參考手術案例總數不詳，對此不作市場容量評估。

總結當前的各個臨床需求方向：

冠狀動脈搭橋術：自體動脈血管取材來源有限，二次手術，口徑匹配度低; 自體靜脈血管長期通暢率較低；尚無小口徑人工血管上市；

血液透析靜脈通路：ePTFE 人工血管管壁無法自己修復針眼，只能靠周圍組織壓迫止血；局部穿剌后人工血管內膜組織增生狹窄；反復穿刺容易形成假性動脈瘤；

外周動脈疾病：ePTFE用于小直徑血管(<6mm)的通暢率低；6個月后的通暢率為40%，3年后為25%;

血管缺損：無法及時重建血運系統；自身血管取材有限；

現有人工合成材料不可降解，組織無法生長和重塑。