支撑架的生物学反应
金属支架总体上符合5种不同的设计形状：管状，螺线管状，环状，复合或多单元状，网状。金属支架进一步分为自扩张式或球囊扩张式。理想的支架传送系统在膨胀前的体积应该较小，包括一个有如自膨式支架脱鞘那样简单的展开机制，传送系统的可靠性和稳定性，通过导丝具有良好的可追踪性，以及一个可靠、精确的支架展开程序。支架本身必须足够坚硬以抵抗弹性回缩，同时需要提供一个耐久的表面以供血管内皮的生长和固定。支架应当使得血流模式更有助于均一的支架内皮化。支架材料应当具有生物相容性且不激发复杂的炎症反应。
支架的顺应性、环强度以及于新生内膜厚度与中膜萎缩的关系
部分研究者提出动脉内不同类型金属支架植入后血管内膜与中膜改变之间存在一定的关系。Barth等在犬类模型中观察到Strecker tantalum支架，Wallstent支架，Plamaz支架动脉内植入后，血管新生内皮增生的范围及程度依次递减。在该研究中，Palmaz支架植入后的中膜萎缩程度较Strecker支架或Wallstent支架植入后更严重。Schurmann等在绵羊动脉模型中观察到新生内膜在Wallstent支架中增厚程度最重，在Memotherm支架中次之，在Palmaz支架中程度最轻。然而，在不同支架类型中并不存在具统计学意义的差异。Wallstent支架的支架撑杆下中膜萎缩范围最大，Memotherm支架次之，Palmaz支架的中膜萎缩范围最小。仅在Wallstent支架和Palmaz支架之间观察到具有统计学显著意义的差别。Schurmann等提出以下假设：虽然中膜萎缩的显著增加似乎与支架顺应性的增加以及环强度的降低相关，但是除机械压迫以外的其他因素也可能影响中膜萎缩。
Carter等在猪冠状动脉模型中比较了镍钛记忆合金自扩张式支架和球囊膨胀式网管状不锈钢支架的早期血栓形成率与炎症反应。3天时间内 ，网管状不锈钢支架的炎症反应较镍钛记忆合金支架严重30％。在植入后阶段，镍钛记忆合金支架的横截面积增加10%，该横截面积的增加足以抵消新生内膜的增厚而不给血管带来较球囊膨胀式支架更为严重的损伤。该作者 “在严重病变及动脉粥样斑块钙化的人类冠状动脉中使用镍钛记忆合金支架将需要辅助球囊扩张以获得最佳的展开” 的建议被其后的临床实践所证实。
支架设计与内皮化
支架内再狭窄为过多急性血栓沉积或晚期新生内膜增生的结果。内膜增厚发生于血管内皮覆盖未完全或未出现血管内皮覆盖的情况。Palmaz提出内皮细胞从未受操作损伤的邻近区域迁移而来。Sprague观察到体外试验中在无流动的条件下，支架内皮化在流动（流动相关管壁剪切力）方向上以每小时10－15毫米的速度前进，该速度增加到高（15dyne/cm）管壁剪切力流动条件下的每小时25毫米。
内皮细胞对金属支架显微解剖学特征的接触引导作用较为敏感，在血管腔内植入支架的边缘理论上构成了一个重要的可能影响内皮细胞迁移的解剖学特征或移行带。Hamuro等在体外细胞培养板上测量了已知剪切值的流动条件下，不同边缘角的内皮细胞迁移情况。他们观察到在边缘角为35度的情况下，内皮细胞在细胞培养板上迁移的距离较在70,90,140度边缘角情况下更大。与其他角度相比，35度边缘角的迁移率更大。在顺流，逆流，右侧边缘，左侧边缘等情况下，35度边缘角的培养板上内皮细胞的迁移距离大于90度边缘角。迁移率根据边缘相对于流动的位置而不同，顺流时的迁移率较大。
支架内再狭窄与预防策略
球囊血管成形术后观察到的血管弹性回缩已经由于被金属支架的取代而降低。由于支架的发展，相对较大动脉的再狭窄率降低到10-20%，尽管在糖尿病患者中再狭窄率显著高于正常血糖的患者。
支架放置后的再狭窄的机制主要为（a）血小板在支架撑杆上的聚集，（b）炎症细胞被招募至富含血小板的血栓周围，以及（c）平滑肌细胞在细胞因子(Cytokines)、丝裂素(Mitogens)以及生长因子的作用下迁移、增殖。正如目前报道的在外周循环和冠脉循环中测定血管成形术和支架放置的结果，两种不同的循环中急性血栓形成以及再发狭窄相关的临床结果显然不同。经腔血管成形术放置或不放置支架的1年通畅率在颈动脉为90-95%，髂动脉为80-95%，股浅动脉为22-65%(9，10)。在外周循环进行血管成形术或支架植入术后采用寿命表分析（Life table analysis)对通畅率和患者生存率进行描述并非罕见。另一方面，冠状动脉支架植入后主要心脏不良事件（MACE）的发生率代表了冠状动脉支架试验的显著性临床终点。MACE通常被定义为Q波心梗，非Q波心梗以及死亡。所报道的冠状动脉支架通畅率指原先放置支架处管腔支架内再狭窄大于50%。
多数关于支架内再狭窄治疗的研究均在动物冠状动脉模型或人类冠状动脉循环中进行，因为管状动脉的支架内再狭窄对于患者的发病率及死亡率具有比较重要的影响。克服支架内再狭窄策略的焦点最初集中于使用口服抗凝药或抗血小板药物防止急性血栓形成，近期焦点则集中于防止平滑肌细胞对于内皮损伤所作出的增殖反应。最初，金属支架经历了一系列的改造以改善其抗血栓形成的特征。这些改造包括结构设计的改变以及引入一些无机物，如金，或者在支架上加上涂层，如聚乳酸或纤维蛋白。抗血栓药物如肝素和阿昔单抗(Abcicimab)同样被用于金属支架撑杆上。这些改造的结果是使得急性支架栓塞的发生率略有下降，而支架内再狭窄的发生率没有显著的下降。
其后，防止支架内再狭窄的力量均普遍朝向针对已观察到的平滑肌细胞增殖的抗增殖策略。其中，两个研究得最为广泛的策略是发展抗增殖的药膜支架以及血管内照射。以药物为基础的抗增殖策略以及血管内放射治疗是抗肿瘤细胞增殖治疗在解决新生内膜增生和血管平滑肌细胞增殖问题上的扩展应用。药膜支架的发展和放射性支架以及近期从这些支架中获得的结果将在本站的其它部分进行讨论。
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