输尿管支架是各种良性和恶性泌尿系统疾病治疗中最常用的工具。然而支架的使用经常伴随着一些并发症，如皮壳形成、感染、疼痛、置管后不适、支架移位或失效等等。

　　近年来，药物洗脱支架和天然降解支架的研究有了很大进展，新的工程学技术也不断应用到这些研究中。

　　1978 年 Finney 等首次介绍了今日的双 J 输尿管支架，自此输尿管支架置入术成为泌尿科手术的常规流程。输尿管支架主要用于尿石症的辅助治疗，以减轻各种良性和恶性的梗阻、促进输尿管的恢复及治疗尿外渗。

　　此外，术前输尿管支架置入还可以便于术中确定输尿管的位置。然而，尽管输尿管支架应用十分广泛，但它较多的并发症却是人们的担心所在。最常见的并发症有感染、皮壳形成以及置管后不适。要想深入了解这些并发症，就需要研究支架的设计以及如何改进临床支架的应用。

　　支架相关并发症

　　1、置管后不适

　　不论是急性还是慢性支架置入，最常见的并发症就是支架带来的不适感。为了更好的了解这个问题，Joshi 和他的同事设计了输尿管支架症状问卷（USSQ），来量化尿石症和良性梗阻的病人置管后的不适情况。

　　这项研究是第一次对置管后不适问题范围的评估，提供了一个标准化的量表。该研究显示超过 80％ 支架置入的良性病变患者存在刺激性排尿症状，疼痛以及不适感。这种不适不仅仅局限于尿路症状，还包括整个躯体，这大大影响了日常功能。

　　在后来的一项研究中，USSQ 评估了膀胱中的远端支架环的位置与置管后不适的关系，发现置管 7 天和 28 天后，那些远端支架环越过膀胱中线的患者在 USSQ 中表现出更多的问题。

　　随后的一项研究远端支架环位置的随机试验表明，膀胱中过长的支架会导致严重的排尿困难、尿急，并对生命质量的影响更大。疼痛在排尿时加剧并可放射到同侧躯体，这可能继发于输尿管压力返流和支架的移动。

　　先前的研究表明支架在日常活动中可移动 2cm 左右，对输尿管形成物理性刺激，导致支架环所在的膀胱和肾脏尿道上皮的炎症，因此可能带来附加的疼痛和不适。未来的研究应该侧重于支架的设计及生物材料的选择，这可在支架移动不可避免的情况下减轻刺激。

　　2、输尿管蠕动消失

　　现在人们广泛的认为支架可以通过诱导输尿管一段时间内的过强蠕动来影响输尿管的蠕动。支架置入后短时间内，输尿管会过强蠕动以清除支架（由于部分梗阻），最终蠕动消失。

　　这种蠕动消失状态本身是否与疼痛和不适有关尚不清楚，但有研究表明泌尿系统的排尿过程会因此而变慢，这也可能是置管后出现轻微同侧肾盂积水的原因。

　　有趣的是，使用选择性α受体阻滞剂如坦洛新后可显著减轻患者的疼痛和尿路症状，而坦洛新可以抑制输尿管的收缩，降低输尿管收缩压峰值。类似的，阿夫唑嗪可以显著改善尿路症状和躯体疼痛，尤其在排尿和同侧躯体疼痛方面。

　　这种症状的减轻是由于α受体阻滞剂对输尿管收缩的抑制所致的蠕动消失，还是由于支架置入引起的输尿管平滑肌持续收缩状态缓和后蠕动恢复造成的，目前还不清楚。

　　如果后者是正确的，那么置管后输尿管蠕动的维持就是有益的，同时可以减轻先前蠕动消失所致的肾盂积水。未来的研究还需更好的了解输尿管的蠕动消失是否是支架置入的有利结果，蠕动的维持是否能提高支架的整体功能。

　　3、支架移位

　　支架移位尤其是末端的移位和脱离并不罕见。多种因素参与了这一过程，包括支架长度、材质和直径。有研究表明直径为 4.8Fr 的硅胶支架比 6Fr 的聚氨酯支架更易出现远端的移位。

　　患者相关的因素有支架植入时间和肾脏随着呼吸的运动，但这些因素仍需要更深入的研究。尽管支架的合适长度是由患者身高决定的，但研究表明输尿管与肾盂和膀胱联结处之间的距离更适用，可以减少远端移位的发生频率。

　　远端支架的移位可以抵消支架带来的益处，加重支架相关症状。然而，这可通过膀胱光镜轻易地调整。有难度的是不常见的近端支架移位，有报道称其发生率为1％-4.2％。近端支架移位的处理需要经输尿管镜行逆行支架取出。

　　当远端支架末端在骨盆边缘以下时，使用取石篮或者 Fogarty 导管取出支架的成功率大于 90％。近端移位的特殊情况包括支架近端移位在骨盆边缘之上，在狭窄段或最近手术修复的地方之上。在这些情况下，经皮的方法成功率更高。

　　4、尿路感染

　　细菌在输尿管支架上的定植是一个重要的问题，有报道称定植率为 42-90％。尽管细菌能够相互作用并黏附于裸的支架表面，但这种直接的相互作用似乎并不是细菌黏附和定植的主要机制。

　　近来研究表明尿条件膜可以改变支架的表面的物理特性。细菌表达一种叫做黏附素的蛋白，可以识别和黏附蛋白形成尿生物膜的主要成分。

　　长久以来的一个假说认为这种膜的存在可以增加细菌的黏附。2013 年，Elwood 等人检验了这个假说，他们发现包含条件膜的支架与不包含的支架相比，大肠埃希菌和葡萄球菌的黏附与定植并没有差别。

　　他们的发现反驳了尿条件膜可以增加细菌黏附和定植这一假说，也提示阻止这些膜的沉积并不能抑制细菌黏附和定植，因为细菌似乎只作用于裸的支架表面。

　　有趣的是，尽管支架细菌定植的发生率高达 90％，只有一小部分支架细菌培养阳性的病人发展为有症状的尿路感染。当支架放置时间大于 90 天时，尿路感染发生率增加。

　　在一项 250 人的连续性调查中，置管前后的尿培养、远端支架顶端细菌培养显示支架放置时间、全身性疾病，包括糖尿病肾病及未经透析的慢性肾衰（血肌酐为 200-500 μmol/l）与细菌尿和细菌支架定植显著相关。

　　考虑到尿路感染增加的风险，作者推荐缩短支架放置的时间，并对高危患者进行预防抗菌治疗。然而，在这一方面，必须要考虑那些有全身性疾病的患者由于先前的抗菌治疗，他们携带耐抗生素菌株的风险大大提高。因此，高效的抗生素预防治疗方案必须具有患者特异性，必须仔细考虑患者的用药史和既往抗生素使用情况。

　　目前，尿培养是检测置管后支架细菌定植和感染状态最常用的方法。然而尿培养阴性并不意味着支架无细菌定植，因为尿培养检测支架细菌定植的敏感度只有 21-40％，但随着置管时间的延长而增加。

　　事实上，尿培养的阳性率（尽管支架培养阳性）在短期置管内相对较低。这提示支架定植的细菌尚未感染尿液，但在支架置入过程中细菌已经感染了支架。

　　此外，尿液中细菌的种类通常与支架上发现的种类不一样。支架上细菌的种类随着支架检测的节段不同而变化。这些发现揭示这样一个事实：与 Foley 导管上发现的生物膜相似，输尿管支架上发现的膜经常由多种革兰氏阳性和革兰氏阴性菌组成，使得针对单一尿培养的抗生素治疗无效。

　　5、支架皮壳形成

　　与细菌定植相似，支架皮壳形成的发生随着置入时间而增加。在支架置入的尿石症患者中，6 周内拔除支架的皮壳发生率为 9.2％，6-12 周内拔除的皮壳发生率为 47.5％，12 周后拔除的发生率高达 76.3％。

　　尽管皮壳数量在近端和远端卷曲部分显得更多，但输尿管腔内的部分通常比较清楚或者是最后形成皮壳的。这可能是由于输尿管蠕动的“清除”效应造成，而支架卷曲的部分在肾脏和膀胱中不断地与尿液接触。

　　皮壳形成的过程是非常复杂的，尽管应用了不同物理特性的多种材料，没有一种可以阻止结晶的沉积并最终导致皮壳形成。在所有可用的材料中，硅胶最不容易形成鸟粪石和羟基磷灰石皮壳。

　　必须指出的是，一种材料形成皮壳的程度主要取决于使用的试验设备。通常一些公司声称的材料抗皮壳形成特征仅仅是基于简单的体外实验，并没有阐述这些材料在患者体内的情况。

　　虽然简单的体外实验可以证明那些材料和 / 或涂料可能抵抗皮壳形成，但关于它们在临床应用中功能的实际阐述只能基于相关体内动物模型或者临床试验。

　　尽管支架皮壳形成的确切机制仍不清楚，但大多数人认为皮壳形成继发于支架尿生物膜的形成。生物膜形成开始于尿蛋白通过静电作用被吸附到支架生物材料表面。

　　有趣的是，由于皮壳并不是瞬间形成的，大多数支架在植入后短时间内表面的亲水外壳脱离，而这种外壳可以阻止生物膜的形成。因此，不断改变支架表面的物理特性有利于阻止生物膜沉积和随后的皮壳形成。

　　一项研究表明支架的皮壳成分与并发的结石成分相同。这是显而易见的，它们都浸润在相同的尿液中，相同的成分过饱和形成结石。是否结晶直接作用和黏附于支架材料，是否它们通过与生物膜成分的相互作用而依附的更紧密，目前尚不清楚。

　　有两项研究分析了有和没有皮壳形成的支架表面的生物膜的成分。总的来说，研究发现支架表面存在超过 300 种蛋白。Ig κ，IgH G1，α1 抗胰蛋白酶，组蛋白 H2b 和 H3a 与支架皮壳的形成高度相关，而尿调节素和组蛋白 H2a 与此关系不大。

　　作者推测这些带正电荷的蛋白可能会吸引带负电的结晶而形成皮壳。另一项研究提出了不同的机制。他检测到支架生物膜包含钙结合蛋白，如尿调节素和 S-100 蛋白。这些蛋白使含钙的结晶黏附到支架表面。这个研究还发现了血液蛋白如血浆白蛋白、球蛋白和纤维蛋白的存在。支架生物膜中的这些蛋白可以通过静电与羟基磷灰石相互作用，这提示了支架皮壳形成的另一机制。

　　即使支架放置的时间适中（小于 8 周），皮壳的形成仍然很普遍。严重的皮壳形成增加了支架拔除的难度，有可能需要多次手术。为了指导支架皮壳的管理，Acosta-Miranda 等基于他们对这些问题的临床经验建立了被遗忘的，皮壳形成的和钙化的（FECal）支架分级系统。支架根据皮壳形成的区域分级，每个分级有着相应的治疗措施。

　　系统中 1 级皮壳形成仅仅影响远端支架卷曲部分，2 级与近端卷曲部分皮壳形成有关，3 级包括了 2 级和支架输尿管部分的皮壳形成，4 级表现为远端和近端卷曲部分均出现皮壳，5 级为整个支架都有皮壳形成。

　　这个分级系统反应了支架拔除的难度随着分级增加而增加。5 级的支架皮壳与置管时间大于 2 年有关，这通常发生在那些忘记拔管的患者身上。4 级和 5 级的皮壳常常需要多次的拔管手术（1.94-2.7）。

　　作者同时指出在处理支架近端部分之前清除远端部分的结石可以增加拔管的成功率。一些作者建议术前需行肾图检查确认肾单位的功能，因为对于肾功能较差的患者，处理严重的支架皮壳可能需要肾输尿管切除和开放的膀胱碎石洗出术。

　　长时间的支架置入使得 FECal 分级系统中 4 级和 5 级情况的发生不可避免，这种情况典型地发生于忘记拔管时间的患者。为了减少 4 级和 5 级支架的发生，一些研究小组建议使用电子支架注册（ESRs）系统将支架信息，包括置入的时间，预期拔除时间录入到病人的电子医疗记录（EMR）。

　　ESR 系统应当在预期拔除时间之前提醒医师，当 EMR 中支架改变未被记录或者拔除记录被删除时，医师也应当得到提醒。这个系统大大降低了支架拔除被遗忘的发生，一年后发生率从 12.5％ 降到 1.5％，这也为这个系统在泌尿科中的应用提供了强有力的支持。

　　克服并发症

　　1、金属支架抵抗外在压迫

　　为了克服聚合物输尿管支架的缺点，如定期的更换，支架的阻碍以及由于外在压迫不能发挥作用而失效，研究人员发明了金属支架（图 1）。这些支架配置了自膨胀和常规的双 J 支架结构。

　　其中一种双 J 金属支架叫做共振支架（Resonance?），由镍钴钛钼合金组成，它的两端都是闭合的。2013 年一项研究公布了五年的共振支架使用经验，这项队列研究纳入了 47 名患者，共使用了 139 个金属支架治疗良性和恶性疾病引起的慢性输尿管梗阻。这是对金属支架使用最全的报告。

　　平均的内置时间为 8 个月，由于疼痛，肾功能不全进展，尿路感染复发，支架移位，肾积水进展，血尿，下尿路症状和 / 或皮壳形成等原因造成约 28％ 的失败率。尽管对于大多数人而言，并发症在病人总体和支架功能方面是显著的，但金属支架的使用对于良性和恶性疾病都是一个合适的选择。

　　最近公布了一项对自膨胀金属支架的长期随访研究。2009 年，一项 11 年的随访研究分析了一种叫做 Memokath? 051 的热膨胀金属支架。尽管有着支架移位、皮壳形成、真菌感染等并发症，作者认为这种新型的自膨胀金属支架可以长期有效地减轻输尿管的梗阻，可以作为常规双 J 支架的安全替代品。

　　类似的，2000 年另一项研究报道了在 90 名恶性输尿管梗阻患者中使用自膨胀金属支架的经验。最常见的并发症包括支架移位，增生反应，皮壳形成或肿瘤向内生长。

　　有趣的是，在一些患者中二级的干预措施并不能保证输尿管的畅通，需要双 J 管或者外支架的置入。作者总结道金属支架在特定的患者中，可以长时间解除输尿管外梗阻对上尿道的压迫。

　　与自膨胀金属支架相反，对于球囊扩张金属支架的研究并不多。一项对 12 名恶性输尿管梗阻患者的研究发现球囊扩张（n=6）和自膨胀（n=6）金属支架均是安全有效的。另一项对 9 名良性或恶性输尿管梗阻患者的研究对比了自膨胀支架（n=8）和球囊扩张支架（n=1）的使用。整体而言，所有患者都保持了输尿管的开放，无并发症出现。

　　作者称这些金属支架可以安全有效的替代传统双 J 管。迄今为止，尚无大规模的长期研究检验这些金属支架在输尿管中实效性。在推荐它们治疗输尿管梗阻之前，需要更多开展这些研究。

　　图 1 输尿管金属支架的外观和置入过程  a. 双 J 支架管可由金属或塑料制成，在推进器和金属导丝的帮助下被置入，位于管腔的中央。 b. 球囊扩张支架管置入需要膨胀塑料的球囊帮助，球囊移除后，支架管直接与管壁接触。c. 自膨胀 Memokath? 051 支架置入需要导丝，鞘和嵌入系统。一旦放置完成，在热的无菌尿液的冲洗下可与管壁直接接触。

　　2、新型金属支架设计

　　有关输尿管支架设计的研究集中在新型支架的开发上，这种新型支架可以克服上述金属和多聚物支架的缺点。最受关注的新型支架有更加柔韧的和药物洗脱的金属支架，还有由天然降解材料制成的支架。

　　（1）柔韧的金属支架

　　如何改善金属支架的舒适性是一个研究热点。更易弯曲的支架设计可以让支架随着患者的运动而适应输尿管的形状。最近出现的 Passage?支架是一种配置了螺旋线圈样结构的金属线圈支架，它可以同时增加支架的柔韧性和径向耐压性。Snake 支架是 Passage?的镀金版。

　　与 Resonance? 支架紧紧缠绕着不锈钢导丝不同，Passage?和 Snake 支架缠绕得并不紧密，且两端均开口，这增加了支架的柔韧性和病人的舒适性。一项研究表明与 Resonance? 和 Silhouette?相比，Passage?和 Snake 支架抗拉强度大大减轻，而径向的耐压性更高。

　　较低的拉伸强度是病人感到舒适的一项重要因素，它同时可以阻止支架的移位。径向耐压性的增强阻止了肿瘤向内生长或支架受压引起的梗阻的发生。有趣的是，直径为 7Fr Snake 支架上的多聚物涂层却增加了支架的拉伸强度，降低了径向耐压性。这个发现提示支架的厚度比它的结构和设计更能决定其抗压强度。

　　作者推测 6Fr 支架在减轻外在的输尿管梗阻方面，可能比大一号的 7 Fr 支架更有效。新型、柔韧性更高的金属支架能否改善病人整体的舒适度仍有待观察。

　　（2）药物洗脱金属支架

　　为了克服再狭窄等金属支架并发症，一些机构研究了药物洗脱自膨胀金属支架。这种支架在其他医疗领域如冠状动脉和血管疾病的治疗中已有应用，它被用来阻止管腔的再狭窄。临床前和临床研究发现，药物洗脱常规双 J 输尿管支架的效能有限，可能是由于输尿管组织药物浓度低造成的。与常规金属支架相比，药物在自膨胀支架中的运输与在心脏内科中的相似，效能都比较高。

　　它们机械的脚手架样的扩张确保药物能够在离组织很近的地方释放。首次相关的研究是在猪体内检测紫杉醇洗脱金属支架的效能，该研究发现置管 21 天后，大部分裸的金属支架因增生反应而堵塞或者狭窄，而存在药物洗脱支架的输尿管仍然保持开放。

　　另一项研究使用了猪和兔的模型，显示唑他莫司洗脱金属支架可以阻止置管时间超过 8 周的输尿管闭塞发生。

　　这两项研究都为可膨胀药物洗脱金属支架在阻止输尿管梗阻（由支架诱导的组织增生引起）中的应用提供了成功的案例。考虑到大多数金属支架用来治疗恶性的输尿管梗阻，而恶性组织与正常组织的应答方式可能不一样，故需要进一步评估这些支架在相似环境中的效能。

　　此外，扩张支架与双 J 支架不同，它支撑着输尿管壁，并与输尿管组织直接作用，可能会引起潜在的损伤和输尿管的功能障碍。因此，扩张支架对输尿管生理功能的影响也需要深入研究。

　　3、天然降解支架

　　天然降解支架可以克服一些支架相关并发症，是最受欢迎的一种支架设计。可吸收支架能够减少多聚物支架的拔除或者被遗忘的支架相关并发症的发生。与可吸收支架相比，天然降解支架有着更多的益处。它表面的物理特性随着支架的降解而不断变化，这可以降低细菌的作用和黏附，减少生物膜沉积和皮壳形成。

　　天然降解支架因其材料更加柔软可以使病人感到更加舒适。其他的优势还包括膀胱内卷曲部分的早期降解，可以减少膀胱刺激和排尿时膀胱输尿管返流的发生。

　　天然降解的材料主要包括聚乙醇酸，聚乳酸，聚乳酸 - 乙醇酸共聚物和藻酸盐等。早期对天然降解支架的认识涉及降解可被药物控制，这种控制体现在可根据支架放置时间改变尿液的 pH，诱导降解的发生。

　　体外试验发现，这种材料在 pH<7 ph="">7 时则在 48 小时内发生降解。虽然通过改变尿液 pH 控制支架的降解这一方法很诱人，但这种方法的应用却受到诸多限制。因为尿液 pH 的改变会导致过多的结晶析出。

　　（1）临床前研究

　　基于聚乳酸，聚乳酸 - 乙醇酸共聚物的支架在早期动物模型中的应用已初显成效，但目前仍没有进一步的发展。例如，在两项研究中，可降解的聚乳酸支架拥有良好的引流特点和抗返流性能，但是它降解的效率和生物相容性却是低下的。

　　相反的是，在以狗为模型的试验中发现，这些支架在 12 周后可完全溶解，生物相容性比常规塑料支架更好。此外，聚乳酸支架对预防狗输尿管损伤模型中的肾积水十分有效。

　　研究人员在行肾盂切开术的猪模型中，检测了聚乳酸 - 乙醇酸共聚物支架的功能，发现它具有良好的放射显影和引流特性，但它较差的生物相容性限制了其进一步发展和应用。

　　另一项研究显示顺行肾盂切开术后使用聚乳酸 - 乙醇酸共聚物支架不会出现并发症。在猪模型中，一种由相同材料制成的缩短的螺旋形支架显示出优越的引流和抗返流性能，但并没有特别地检测生物相容性。

　　（2）临床研究和目前的发展

　　目前一项大规模的临床研究评估了藻酸盐聚合物制成的临时输尿管引流支架的作用。I 期和 II 期的临床试验证明这种支架可以促进泌尿系统的引流，有着良好的相容性和安全性。该支架设计为在降解前至少存在 48h，但在一些病人中降解的不充分可导致需要对未溶解的片段进行二次清除。

　　支架降解的中位时间为 15 天。有三位患者残留片段存在了超过 3 个月，最后需要体外震波碎石术和输尿管镜的治疗来进行清除。尽管由于对残留片段可能引起结石的形成的担心，