左旋聚乳酸冠脈支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及血流動(dòng)力學(xué)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-19 17:17
據(jù)報(bào)道,目前我國(guó)冠心病患病人數(shù)高達(dá)1100萬,且呈現(xiàn)在低齡化、低收入人群中快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。隨著醫(yī)療手段的不斷發(fā)展,生物可降解高聚物冠狀動(dòng)脈支架的使用給冠心病治療帶來了重大突破,成為研究熱點(diǎn)。然而,現(xiàn)階段可降解高聚物冠脈支架存在著由于機(jī)械性能差、支架桿厚度過大,進(jìn)而易引發(fā)支架內(nèi)再狹窄發(fā)生的問題。本文以改善冠脈支架的機(jī)械性能、降低支架內(nèi)再狹窄的發(fā)生率為目標(biāo),采用有限元分析方法,做了以下工作:(1)設(shè)計(jì)了一種新型蜂窩結(jié)構(gòu)冠脈支架,模擬了該支架和傳統(tǒng)環(huán)狀結(jié)構(gòu)冠脈支架在血管內(nèi)、外壓縮和擴(kuò)張的過程,并進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,蜂窩支架的最大等效應(yīng)力主要集中在圓環(huán)的峰谷處,且連接臂發(fā)生了明顯變形,與環(huán)狀支架相比,變形更加均勻。由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),蜂窩支架的機(jī)械性能得到極大提高:支架桿在寬度、厚度均相同的情況下,蜂窩支架的徑向強(qiáng)度(RS)是環(huán)狀支架的1.74倍(2.25 vs.1.29 N/mm);徑向回彈率(AR)只有其 68.71%(3.03 vs.4.41%);軸向縮短率(FS)僅為其 16.40%(1.13 vs.6.89%),相關(guān)性能參數(shù)得到了靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證(RS:2.08±0.18 N...
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:87 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2?BMS擴(kuò)張示意圖??Fig.?1-2?BMS?expansion?diagram??
山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??性,但不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)使其在擴(kuò)張過程中易散架,且完全擴(kuò)張后的徑向回彈率高、??支撐性能差。另一種模塊結(jié)構(gòu)支架以Reva公司的ReZolve為主,如圖1-3?(c)??所示,支架結(jié)構(gòu)包括特殊的滑動(dòng)模塊和鎖定模塊[23],在完全擴(kuò)張以后,模塊相??應(yīng)的結(jié)構(gòu)之間宛如鎖扣一般卡住,因此其徑向支撐性能良好,但復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以??及較高的材料覆蓋率導(dǎo)致其不易加工,且軸向彎曲性能較差。??目前臨床上使用最多的為環(huán)狀結(jié)構(gòu)支架,由激光或二氧化碳切割加工而成。??該結(jié)構(gòu)支架一般包含兩部分,一部分為支架周向方向由若干個(gè)正弦波環(huán)組成的??環(huán)狀支撐體,另一部分為軸向方向連接環(huán)狀支撐體的連接體。以Absorb?BVS??1.1?(Abbott?Vascular,?Santa?Clara,CA,USA)為例,支架周向方向由?6?個(gè)波??形環(huán)組成一個(gè)環(huán)狀支撐體,環(huán)狀支撐體采用“峰-峰”方式在軸向分布,兩個(gè)相??鄰支撐體峰頂之間每120°連接有一個(gè)直線型連接體,如圖1-3?(d)所示。這??種結(jié)構(gòu)下,支撐體和連接體構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的“網(wǎng)孔”結(jié)構(gòu),“網(wǎng)孔”的存在??使得其徑向支撐力相比纏繞結(jié)構(gòu)支架大幅提高,但也導(dǎo)致軸向彎曲性能較差。??隨著對(duì)支架結(jié)構(gòu)理解的不斷加深,一些采用“U”、“S”等形狀的連接體被開??發(fā)出來,當(dāng)支架彎曲時(shí),處于彎曲內(nèi)側(cè)部位的連接體被擠壓使得相鄰的支撐體??相互靠近,外側(cè)的連接體受到拉力逐漸擴(kuò)張支撐體相互分離,不同形狀的連接??體有規(guī)律的分布在支撐體周向方向,減少了擴(kuò)張時(shí)的軸向縮短量,使得支架彎??曲性能得到改善[24]。??謂函??圖1-3四種可降解高聚物支架結(jié)構(gòu):(a)編織結(jié)構(gòu);(b)纏繞結(jié)構(gòu);(c)模塊結(jié)構(gòu);(
壓力而產(chǎn)生的徑向回縮程度。??(3)支架的軸向縮短率:支架在擴(kuò)張后軸向縮短程度。??(4)支架的柔初性:支架在血管中的順應(yīng)性,可由彎曲剛度描述。??2.2.2蜂窩結(jié)構(gòu)冠脈支架設(shè)計(jì)與優(yōu)化??結(jié)合己有可降解高聚物支架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)測(cè),本人與美國(guó)麻??省大學(xué)共同合作設(shè)計(jì)了一種新型蜂窩結(jié)構(gòu)支架(專利號(hào):CN204169960U),??并在東莞天天向上醫(yī)療器械有限公司(TT?medical?Inc.)加工生產(chǎn)了支架實(shí)體模??型,旨在通過新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以改善高聚物支架的性能,支架結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。??:鐵圈》??圖2-1新型蜂窩結(jié)構(gòu)冠脈支架設(shè)計(jì):(a)二維結(jié)構(gòu);(b)三維結(jié)構(gòu)(單位:mm)??Fig.2-1?Anew?honeycomb?structure?stent:?(a)?2D?model,?(b)?3D?model?(unit:?mm)??該可降解高聚物冠脈支架呈管狀結(jié)構(gòu),包含兩種圓環(huán)(稱之為第一圓環(huán)和??第二圓環(huán))和一種括號(hào)型連接臂。第一圓環(huán)在圓周方向呈正弦波形,波角山為??132.6°,波峰由兩個(gè)圓弧(Ri=0.22?mm,R2=?0.05?mm)構(gòu)成,一個(gè)圓環(huán)內(nèi)含??有6個(gè)“峰-谷”結(jié)構(gòu),多個(gè)第一圓環(huán)在軸向方向平行分布;兩組第一圓環(huán)中間??16??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]冠狀動(dòng)脈支架在彎曲血管中的血流動(dòng)力學(xué)分析[J]. 唐丹,袁泉,王志超,朱宏偉. 中國(guó)組織工程研究. 2018(22)
[2]生物可降解聚乳酸血管支架有限元分析[J]. 顏文濤,姚天平. 中國(guó)醫(yī)療器械雜志. 2018(01)
[3]生物可降解血管支架的血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬[J]. 張業(yè)鵬,周敏,湯文浩. 中國(guó)組織工程研究. 2017(34)
[4]生物可降解聚合物血管支架膨脹性能有限元分析[J]. 趙丹陽(yáng),頓鎖,田慧卿,王敏杰,于同敏,劉永云. 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[5]兩類藥物洗脫支架藥物釋放曲線對(duì)血管壁內(nèi)藥物濃度影響的數(shù)值研究[J]. 吳昊,蔣文濤,晏菲,陳宇,樊瑜波. 生物醫(yī)學(xué)工程研究. 2013(04)
[6]血管支架耦合系統(tǒng)血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 顧興中,程潔,李俐軍,倪中華. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)
[7]動(dòng)脈粥樣硬化斑塊對(duì)藥物洗脫支架藥物擴(kuò)散影響的數(shù)值分析[J]. 晏菲,蔣文濤,鄭庭輝,樊瑜波. 醫(yī)用生物力學(xué). 2012(05)
[8]藥物洗脫支架置入彎曲冠狀動(dòng)脈血管后藥物濃度場(chǎng)及壁面切應(yīng)力分布[J]. 郭萌,蔣文濤,樊瑜波,鄭庭輝,陳君楷,晏菲. 中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù). 2010(42)
本文編號(hào):3445292
【文章來源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:87 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2?BMS擴(kuò)張示意圖??Fig.?1-2?BMS?expansion?diagram??
山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??性,但不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)使其在擴(kuò)張過程中易散架,且完全擴(kuò)張后的徑向回彈率高、??支撐性能差。另一種模塊結(jié)構(gòu)支架以Reva公司的ReZolve為主,如圖1-3?(c)??所示,支架結(jié)構(gòu)包括特殊的滑動(dòng)模塊和鎖定模塊[23],在完全擴(kuò)張以后,模塊相??應(yīng)的結(jié)構(gòu)之間宛如鎖扣一般卡住,因此其徑向支撐性能良好,但復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以??及較高的材料覆蓋率導(dǎo)致其不易加工,且軸向彎曲性能較差。??目前臨床上使用最多的為環(huán)狀結(jié)構(gòu)支架,由激光或二氧化碳切割加工而成。??該結(jié)構(gòu)支架一般包含兩部分,一部分為支架周向方向由若干個(gè)正弦波環(huán)組成的??環(huán)狀支撐體,另一部分為軸向方向連接環(huán)狀支撐體的連接體。以Absorb?BVS??1.1?(Abbott?Vascular,?Santa?Clara,CA,USA)為例,支架周向方向由?6?個(gè)波??形環(huán)組成一個(gè)環(huán)狀支撐體,環(huán)狀支撐體采用“峰-峰”方式在軸向分布,兩個(gè)相??鄰支撐體峰頂之間每120°連接有一個(gè)直線型連接體,如圖1-3?(d)所示。這??種結(jié)構(gòu)下,支撐體和連接體構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的“網(wǎng)孔”結(jié)構(gòu),“網(wǎng)孔”的存在??使得其徑向支撐力相比纏繞結(jié)構(gòu)支架大幅提高,但也導(dǎo)致軸向彎曲性能較差。??隨著對(duì)支架結(jié)構(gòu)理解的不斷加深,一些采用“U”、“S”等形狀的連接體被開??發(fā)出來,當(dāng)支架彎曲時(shí),處于彎曲內(nèi)側(cè)部位的連接體被擠壓使得相鄰的支撐體??相互靠近,外側(cè)的連接體受到拉力逐漸擴(kuò)張支撐體相互分離,不同形狀的連接??體有規(guī)律的分布在支撐體周向方向,減少了擴(kuò)張時(shí)的軸向縮短量,使得支架彎??曲性能得到改善[24]。??謂函??圖1-3四種可降解高聚物支架結(jié)構(gòu):(a)編織結(jié)構(gòu);(b)纏繞結(jié)構(gòu);(c)模塊結(jié)構(gòu);(
壓力而產(chǎn)生的徑向回縮程度。??(3)支架的軸向縮短率:支架在擴(kuò)張后軸向縮短程度。??(4)支架的柔初性:支架在血管中的順應(yīng)性,可由彎曲剛度描述。??2.2.2蜂窩結(jié)構(gòu)冠脈支架設(shè)計(jì)與優(yōu)化??結(jié)合己有可降解高聚物支架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)測(cè),本人與美國(guó)麻??省大學(xué)共同合作設(shè)計(jì)了一種新型蜂窩結(jié)構(gòu)支架(專利號(hào):CN204169960U),??并在東莞天天向上醫(yī)療器械有限公司(TT?medical?Inc.)加工生產(chǎn)了支架實(shí)體模??型,旨在通過新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以改善高聚物支架的性能,支架結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。??:鐵圈》??圖2-1新型蜂窩結(jié)構(gòu)冠脈支架設(shè)計(jì):(a)二維結(jié)構(gòu);(b)三維結(jié)構(gòu)(單位:mm)??Fig.2-1?Anew?honeycomb?structure?stent:?(a)?2D?model,?(b)?3D?model?(unit:?mm)??該可降解高聚物冠脈支架呈管狀結(jié)構(gòu),包含兩種圓環(huán)(稱之為第一圓環(huán)和??第二圓環(huán))和一種括號(hào)型連接臂。第一圓環(huán)在圓周方向呈正弦波形,波角山為??132.6°,波峰由兩個(gè)圓弧(Ri=0.22?mm,R2=?0.05?mm)構(gòu)成,一個(gè)圓環(huán)內(nèi)含??有6個(gè)“峰-谷”結(jié)構(gòu),多個(gè)第一圓環(huán)在軸向方向平行分布;兩組第一圓環(huán)中間??16??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]冠狀動(dòng)脈支架在彎曲血管中的血流動(dòng)力學(xué)分析[J]. 唐丹,袁泉,王志超,朱宏偉. 中國(guó)組織工程研究. 2018(22)
[2]生物可降解聚乳酸血管支架有限元分析[J]. 顏文濤,姚天平. 中國(guó)醫(yī)療器械雜志. 2018(01)
[3]生物可降解血管支架的血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬[J]. 張業(yè)鵬,周敏,湯文浩. 中國(guó)組織工程研究. 2017(34)
[4]生物可降解聚合物血管支架膨脹性能有限元分析[J]. 趙丹陽(yáng),頓鎖,田慧卿,王敏杰,于同敏,劉永云. 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[5]兩類藥物洗脫支架藥物釋放曲線對(duì)血管壁內(nèi)藥物濃度影響的數(shù)值研究[J]. 吳昊,蔣文濤,晏菲,陳宇,樊瑜波. 生物醫(yī)學(xué)工程研究. 2013(04)
[6]血管支架耦合系統(tǒng)血流動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 顧興中,程潔,李俐軍,倪中華. 東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(06)
[7]動(dòng)脈粥樣硬化斑塊對(duì)藥物洗脫支架藥物擴(kuò)散影響的數(shù)值分析[J]. 晏菲,蔣文濤,鄭庭輝,樊瑜波. 醫(yī)用生物力學(xué). 2012(05)
[8]藥物洗脫支架置入彎曲冠狀動(dòng)脈血管后藥物濃度場(chǎng)及壁面切應(yīng)力分布[J]. 郭萌,蔣文濤,樊瑜波,鄭庭輝,陳君楷,晏菲. 中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù). 2010(42)
本文編號(hào):3445292
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