血管支架材料表面織構設計及其對血液流動的影響

發(fā)布時間：2019-08-01 20:06

【摘要】：近年來，隨著人口老齡化的加劇，心血管疾病發(fā)病率不斷攀升，心血管疾病導致死亡人數(shù)占疾病死亡人數(shù)的比例從20世紀初的十分之一劇增到21世紀初的三分之一，已成為全球首位死因，且流行趨勢不斷加劇。目前，治療心血管疾病的方法有手術治療、藥物治療和介入治療等。其中，介入治療因創(chuàng)傷微小、并發(fā)癥少、操作安全和成功率高等特點，被廣泛應用到心血管疾病的治療中。然而，血管內(nèi)再狹窄的幾率非常大，大概有10%的患者在使用血管支架后需要再次植入血管支架，這不僅給患者造成了經(jīng)濟損失，也給患帶來了不小的心里負擔。表面織構是在材料表面上加工出一系列有一定規(guī)律的微坑或溝槽，使得加工后的表面有著和加工之前光滑表面不同的物理屬性，從而達到表面改性的目的。因此，在生物醫(yī)學材料表面設計合理的表面織構可以提高其“疏血”性能。本文采用ANSYS CFX軟件，對具有表面織構的圓形通道內(nèi)的血液流動進行定常血流數(shù)值模擬，并從血液流速、壁面切應力、壓力等參數(shù)來分析表面織構對血液流動的影響。結論如下 (1)通過建立具有面積率為8.67%、12%和15.87%的圓形微凹坑表面織構和無表面織構的圓形通道內(nèi)的血液流動模型,并進行對其數(shù)值模擬.分別對三種不同面積率下不同深度的表面織構的影響做出分析，結果表明：圓形微凹坑表面織構對血流速度和壓力的影響不大，但是對壁面切應力有明顯的影響，并得出了：圓形微凹坑表面織構的最優(yōu)深徑比為0.0875，在模擬三種不同面積率的表面織構中，最優(yōu)面積率為12%。 (2)通過建立具有面積率為8.67%、12%和15.87%圓形微凸起表面織構的圓形通道內(nèi)的血液流動模型,并對其流動情況進行數(shù)值模擬。模擬結果顯示：圓形微凸起表面織構對血流速度和壓力的影響不大，但對壁面切應力有顯著的影響。得出了：圓形微凸起表面織構的最優(yōu)深徑比為0.0875，在模擬三種不同面積率的表面織構中，最優(yōu)面積率為12%。 (3)通過建立具有面積率為8.56%、12.38%和15.29%方形微凸起表面織構的圓形通道內(nèi)的血液流動模型,并對其進行數(shù)值模擬。模擬結果表明：在模擬的三種不同面積率的表面織構中，方形微凸起表面織構的最優(yōu)高度為0.04mm，最優(yōu)面積率為12.38%。（4）對比分析圓形微凹坑表面織構、圓形微凸起表面織構和方形微凸起表面織構對血液流動的影響的模擬結果。結果顯示：具有圓形微凸起微表面織構圓形通道內(nèi)的血液流動特性比具有圓形微凹坑表面織構圓形通道內(nèi)的血液流動特性好，更有利于防止血栓的形成；而方形微凸起表面織構比圓形微凸體表面織構更有利于阻止血栓在支架管內(nèi)的形成。
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