本篇首先介绍自体血管组成结构，进而深入整理盘点人工血管各种制作材料及制备技术，同时也详细介绍了小口径人工血管的4个临床应用方向：冠状动脉旁路移植术、外周血管旁路移植术、血管创伤（缺损≥2cm）、血液透析血管通路并针对性分析对应市场容量情况。

 人工血管常用材料及制作技术

人体动脉血管由内膜，中膜和外膜三层结构组成。不同口径和部位的血管，每层的厚度不同。其中：

内膜直接与血液接触，由附着于基底膜的结缔组织床上的内皮细胞构成。内皮细胞层可以阻止凝血和补体因子的活化，并抑制白细胞和血小板的粘附。此外还参与血管收缩扩张，生长和血管重塑的调节。

中膜是血管壁的中间层，主要由平滑肌细胞（SMC）组成，还有弹性组织层和少量胶原蛋白。中膜层有助于血管抵抗由血流和腔内压力的生理脉动引起的重复扩张和收缩。

外膜层由疏松结缔组织组成，以成纤维细胞为主，当血管受损伤吋，成纤维细胞具有修复外膜的能力。

在这三层中，中膜层SMC、胶原蛋白和弹性蛋白纤维主要承担了保证血管的机械强度和弹性的功能。

图1. 动脉三层结构示意图

图2. 人体主要动脉血管直径范围

   人工血管常用材料及制作技术

按照口径大小，人工血管分为大、中、小三种规格，通常称10毫米以上的为大口径，介于6毫米和10毫米之间的为中等口径，小于6毫米的是小口径。

理想的支架材料力学特性应尽可能与天然动脉相匹配，替代材料应该是弹性的，机械上有耐用性，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：天然高分子材料如胶原、明胶、海藻酸钠、壳聚糖等，一般具有无毒、亲水、细胞亲和性及生物相容性好等特点，特别适用于制备人工血管。但这些天然高分子材料往往力学性能欠佳，需进行一定处理后方可满足人工血管的材料需求；

（2）合成高分子材料：涤纶、聚四氟乙烯（PTFE）、聚氨酯（PU）、聚己内酯（PCL），聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）等先后被应用于人工血管的研发。合成高分子材料具有来源可控、质量稳定性高、加工简单及机械性能好等优点，目前对这些传统高分子材料的研究与改良也是目前的热点方向之一；

（3）动物源脱细胞基质材料：将同种或者异种来源的动物血管或肠系膜，通过酶处理、超声或离心技术处理成脱细胞基质后，制备成组织工程人工血管；

目前，应用涤纶、聚四氟乙烯、天然真丝等人造材料制备的大、中口径人工血管已经应用于临床，并取得了满意的效果；但迄今为止，还没有人工小口径(直径<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，当与血液接触后会不同程度的产生纤维蛋白和血小板沉积，造成管腔狭窄，血管闭塞；由于小血管系统中血流速度慢、血压低，而这些非降解材料无法支持内皮细胞的黏附和生长，人工血管植入体内后不能尽快内皮化，造成血管狭窄、栓塞发生，小口径人工血管的远期通畅率无法保证。

目前对于小口径血管产品的研究是公司以及高校科研的重点及难点。

表1.小口径血管支架材料种类特点

02人工血管的制备技术

（1）生物涂层技术：理想的人工血管材料应该具有抗血栓、抗血小板聚集、组织相容性好、无炎性反应等特点，研究人员在材料的表面链接小分子或者表面活性剂，通过改善血管内皮细胞在血管材料内壁上的附着情况，增强抗血栓、抗凝血、提高长期血流通畅率；

（2）静电纺丝技术：该技术设备简单，成本较为低廉，可以灵活控制等优点，广泛用于血管支架材料的研究中。静电纺丝技术是利用高压静电场作用，使材料溶液形成带电的喷射流，并在电场中被拉伸，最后接收形成无纺状态的纳米纤维层或者微米纤维层。这种纤维层具有与人体组织细胞外基质膜类似的结构，且具有高孔隙率等特点，有利于自体细胞的黏附、增殖，提高人工血管的生物相容性；

图3. 静电纺丝原理

（3）组织工程是一门新兴的交叉学科，从再生角度为血管移植提供新的途径。其方法是将种子细胞接种于天然或合成材料支架上，进而构建从形态到功能均与活体血管接近的组织工程化血管，在植入前进行脱细胞处理，避免免疫排斥问题。

图4. 组织工程原理人工血管原理图

小口径人工血管临床应用及市场容量分析 

人工血管的临床应用目前主要集中在两个科室，血管外科以及心血管外科。其中，心血管外科主要应用在冠状动脉旁路移植术；血管外科主要有三个方向的应用：

1）外周血管旁路移植术；

2）血管创伤（缺损≥2cm）；

3）血液透析血管通路。

01冠状动脉旁路移植术（CABG）

冠状动脉旁路移植术（俗称冠脉搭桥）用于修复或替换梗阻的冠状动脉以改善心脏心肌血供的手术。手术方法为用移植的血管（常为大隐静脉及乳内动脉）在主动脉及梗阻的冠状动脉远端建立一条血管通路。根据实际病变的情况，医生决定桥血管的数量，如下图所示：

图5. 冠状动脉搭桥原理示意图

冠脉搭桥和经皮冠状动脉介入术（PCI）是目前治疗冠状动脉狭窄的两种主要治疗方法。

2019 年中国心外科手术和体外循环数据白皮书提到，中国生物医学工程学会体外循环分会调查全国757家医院，进行中国心脏外科手术和体循环手术数量的调查，其中冠状动脉旁路手术46232例，较2018年增加1154例(增幅2.6%)，2018年为45078例；中国心血管健康与疾病报告2019概要中提到2018年中国大陆地区性冠心病介入治疗例数为915256例。

适合PCI手术/CABG手术的患者，手术方式以及此两类手术的优缺点对比如下表所示：

冠状动脉搭桥手术目前的血管供体来源主要是患者自身血管，主要有以下三种取材：

 乳内动脉：左乳内动脉吻合前降支，l年通畅率达95.7%，10年通畅率在90%以上，乳内动脉做桥的缺点是壁薄、腔细、质脆、易痉挛、分支多、易出血、长度有限，需要较高的吻合技术；

图6. 乳内动脉（红色血管）取材作为桥血管

大隐静脉：最常用和易于取材的血管，口径较大，长度够用。大隐静脉由于内膜损伤、过分牵拉和其它原因易出现内膜增厚和血管硬化，一年内可能发生静脉吻合口近端狭窄、血栓形成，10年通畅率在50%左右,长期效果不如乳内动脉；

图7. 大隐静脉取材作为桥血管

桡动脉：从外科角度来看,桡动脉是非常理想的桥血管，直径大小与冠脉相匹配，长度适中，易获取。但该动脉易痉挛而被弃用，随着技术进步近些年逐渐得到重视

由于自身血管供体来源有限，血管口径匹配度，CABG术后桥血管再狭窄等问题，提升了临床对小口径人工血管的需求，但是目前并没有相应的小口径血管产品上市。

我们将小口径人工血管在CABG手术中的应用定义为潜在增量市场，预计将来中国CABG市场容量为每年5万手术案例，预计每年的增速在2%左右。按照人工血管终端价格均数3万元计算，潜在市场规模为15亿元/年。

02动静脉透析造瘘（AVG）

2021年10月，于上海召开的“东方肾病会议”上，专家重点提到“在2020年12月底经统计我国（除台湾）血液净化的基本数据”如下：血液透析患者总数：692736人；新增血液透析患者总数：143513人。

长期透析患者的血管通路对于维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，反复穿刺对于血管的生理状态是极大的挑战。

图8. 血液透析示意图

目前超过60%的血液透析患者的首次透析所采用的通路类型为中心静脉导管（central vein catheter，CVC）。中国专家共识建议，医生和患者都应该了解并遵循“内瘘第一（fistula first）”的原则，减少不必要的CVC使用[6]。

目前尚无绝对理想的血管通路类型，参照国际上一些指南的建议，专家组认为长期性血管通路应：

1）首选自体动静脉内瘘（autogenous arteriovenous fistula, AVF）：即把动脉血管置入静脉里，使静脉变得比较粗大，取静脉里面的血做透析。首次行自体动静脉内瘘成形术的最小动脉内径应≥1.5mm、静脉内径≥2mm（束臂后）。

最常用的手术方案是前臂的桡动脉和头静脉吻合，可使患者前臂的浅表静脉得以发育。该手术本身创伤小，出血量比较少，不属于大手术，但手术比较精细，需要血管的吻合技巧。我国很多患者血管细小，条件不佳，首次内瘘的成功率一般在90%左右。

自体动静脉内瘘的优点：

自身血管吻合，不存在异物排斥；

自身静脉被扩张后，流量较大；

血管压迫易止血，不易针口渗血或者发生止血困难。

自体动静脉内瘘的缺点：

不能直接使用，需要一个静脉动脉化的过程：内瘘成熟至少需要4周，最好等待8～12周后再开始穿刺。若术后8周静脉还没有充分扩张，透析血流量不足，则为内瘘成熟不良或发育不全。术后3个月尚未成熟，需考虑制作新的内瘘；

糖尿病患者、高血压患者及肥胖人群的血管条件相对较差，自体动静脉内瘘成熟不良的风险较高；

并发症如：血管狭窄、形成血栓、感染或盗血综合征*等。

（*注：盗血综合征 ---- 当人体内某一动脉发生部分或全部闭塞后，它远端的压力明显下降，就会产生一种“虹吸”作用，通过动脉血管的侧枝从附近血管“窃取”，从而使邻近血管的供血区出现供血不足的一系列症状。）

2）当AVF无法建立时，次选应为移植物动静脉内瘘（arteriovenous graft，AVG）。通常的选择顺序是前臂移植物内瘘、上臂AVG。可在开始透析前3～6周建立AVG，若使用即穿型人工血管，则可推迟至需要接受透析治疗前数小时至数天。

人工血管内瘘手术适宜人群：

双上肢自体浅表静脉条件不佳，预计自体瘘难以成熟；

双上肢自体静脉走形迂曲；

多次自体内瘘术后致双上肢自体浅静脉资源耗竭；

严重肥胖者，自体静脉具体表过深。

3）中心静脉导管（CVC）：产品分为带隧道和涤纶套的透析导管（tunnel-cuffed catheter，TCC）：可简称为隧道式导管或长期透析导管；无隧道和涤纶套的透析导管 (non-cuffed catheter，NCC) ：可简称为非隧道式导管或临时透析导管。

当患者没有成熟的AVF而需要进入透析时，应建立过渡通路。使用TCC或NCC，不推荐直接动脉穿刺。预计过渡通路需要留置4周以上时，首选带隧道和涤纶套的导管。中国专家共识中，推荐NCC与TCC的适应症分别如下：

图9. CVC血液通路透析示意图

表. 不同长期血管通路的优缺点

使用现状：

目前我国大部分地区的统计数据显示，AVF是我国维持性血液透析患者的主要血管通路类型，但第2位的血管通路类型是TCC，AVG所占比例最低。从我国目前血管通路现状来看，无法建立AVF的维持性血液透析患者使用TCC过多，对于上述患者，建议尽量使用AVG，将AVG使用的比例提升至10%，以进一步降低TCC使用率。在全球范围内通过抽样调查发现各地区血管通路的使用比例大不相同，具体如下图所示：

市场容量分析：

静态计算，中国血液透析血管通路市场按70万透析患者计，预计将来在专家共识以及医生的推动下，每年有10%的患者进行AVG血管通路手术，按照2020年患者数量7万例，人工血管均价2万元（可用中等口径）计算，静态市场容量为14亿元。

03外周动脉疾病（PAD）

外周动脉疾病（PAD）是指除中枢血管和冠状动脉之外的全身其他主要血管，由于狭窄和前向血流减少或中断导致的缺血性疾病，病因以动脉粥样硬化为主。全球范围内，PAD在老年人中患病率高达10%-20%。在PAD治疗中，可以通过生活方式改善和危险因素控制（例如：戒烟，控制血糖，调脂，抗高血压），药物治疗（例如：抗血小板，抗凝治疗，）以及血运重建。

血运重建术适用于严重间歇性跛行影响生活质量、药物治疗无效、伴有静息疼痛、皮肤溃疡及坏疽等的患者。血运重建术方法有血管内介入治疗和外科手术治疗２种，前者包括经皮球囊扩张、支架置入和激光血管成形术。外科手术包括人造血管和自体血管旁路移植术。在外周血管动脉疾病中尤其以下肢患者数量最多，约占中国所有PAD病例的80%，以下内容以下肢动脉疾病为例进行阐述。

下肢动脉血运重建术指南推荐主髂动脉短的闭塞病变（<5CM）优先进行血管腔内成形术（证据等级:I C）；主髂动脉闭塞适合外科手术患者可进行主股动脉旁路移植术（证据等级：IIa B）；如果是较长主髂动脉病变或者双侧病变优先考虑进行血管腔内成形术（证据等级：IIa B）。股腘动脉短的闭塞病变（＜25CM）优先进行血管腔内成形术（证据等级:I C），可以考虑进行支架置入术（证据等级：IIa A）。自体大隐静脉可用于股腘动脉旁路移植术（ⅠA）。腘动脉以下闭塞性病变，如果存在慢性缺血可考虑行血管腔内成形术（证据等级：ⅠC）；腘动脉以下病变行血运重建时可考虑大隐静脉（证据等级：ⅠA），亦可考虑行血管腔内成形术（证据等级：IIa B）

图10. 下肢血管腔内治疗与下肢血管外科血运重建治疗

同样随着微创介入术式的发展，外科手术血运重建的适应症逐渐缩小。可参考手术案例总数不详，对此不作市场容量评估。

04血管创伤

血管损伤主要是由于车祸伤、坠落骨折伤、火器枪弹伤以及严重挤压伤等因素造成，其中又以车祸伤、坠落骨折伤最为常见。血管缺损长度在2CM以上者, 均应严格遵循显微外科血管无张力吻合的原则, 采用血管移植的方式予以修复 。

首选自体静脉移植。一般采用大隐静脉或头静脉移植 ,自体浅静脉具有无抗原性, 取材方便, 通畅率高, 抗感染力强,可屈性和伸展性好等优点, 大隐静脉、头静脉是较大血管缺损时常切取的移植材料。自体静脉移植缺点是取材有限, 供区损害, 血管口径可能不匹配等, 另外创口感染也容易导致血栓。可参考手术案例总数不详，对此不作市场容量评估。

总结当前的各个临床需求方向：

冠状动脉搭桥术：自体动脉血管取材来源有限，二次手术，口径匹配度低; 自体静脉血管长期通畅率较低；尚无小口径人工血管上市；

血液透析静脉通路：ePTFE 人工血管管壁无法自己修复针眼，只能靠周围组织压迫止血；局部穿剌后人工血管内膜组织增生狭窄；反复穿刺容易形成假性动脉瘤；

外周动脉疾病：ePTFE用于小直径血管(<6mm)的通畅率低；6个月后的通畅率为40%，3年后为25%;

血管缺损：无法及时重建血运系统；自身血管取材有限；

现有人工合成材料不可降解，组织无法生长和重塑。