支架置入椎动脉开口处狭窄后突出距离的血流动力学分析

目的探讨支架置入椎动脉开口处狭窄后突出到左锁骨下动脉的距离对局部血流动力学的影响。方法分别构建未置入支架(模型1)以及置入支架无下移(模型2)、下移1 mm(模型3)、2 mm(模型4)、3 mm(模型5)的椎动脉模型。利用计算流体力学方法进行数值模拟,比较不同模型的血流流速、壁面切应力等血流动力学差异。结果支架置入术后,模型2的支架段壁面切应力降低85.33%、血流速度降低35.36%、旋动流现象消失。支架下移不同程度的几个模型相比,狭窄段的壁面切应力相差最大0.76%、血流速度相差最大0.45%。结论支架的置入椎动脉开口狭窄后的血流动力学变化显著,而支架下移距离对椎动脉流速和壁面切应力的影响不明显。     

支架内再狭窄的生物力学研究进展

支架介入已成为治疗心脑血管狭窄最有效的方式之一,但术后发生支架内再狭窄的问题却不可忽视。支架内再狭窄的发生,不仅与支架-血管间柔顺性失配以及支架对血管的机械性支撑引起的应力有关,而且与支架置入后血管内血流动力学环境变化引起的内膜增生有关。回顾了狭窄血管置入支架的生物力学研究历史和现状;特别从固体力学和血流动力学的角度,阐述了近年来学者对狭窄血管置入支架的生物力学数值模拟研究进展;并分析总结了支架内再狭窄的生物力学因素。从支架介入治疗过程来看,数值模拟技术可以为研究支架置入术和支架内再狭窄之间的关系提供很好的技术手段,对支架的设计以及介入治疗提供更加科学的指导。     

先天性心脏病合并气管狭窄气管支架置入后取出指征探讨

目的 总结先天性心脏病（CHD）合并气管狭窄气管支架置入后取出指征.方法 比较分析CHD合并气管狭窄气管支架置入后尚留和取出病例的临床资料.结果 9例置入气管支架患儿均为重度气道狭窄,置入气管支架为乐普（北京）公司生产的血管金属支架（PARTNER）,其中尚留气管支架的4例患儿,平均年龄13.75个月,平均体重8.70 kg,随访支气管镜检查均未发现肉芽组织增生,镜下气管支架支撑良好;5例患儿于气管支架置入68～96 d 后取出,平均年龄4.8个月,平均体重4.96 kg.气管支架取出后发现支架支撑处并未塌陷,不影响患儿通气功能,取出气管支架完整,随访10～11个月,气道未见再阻塞及其他并发症,未出现需要再次置入气管支架的情况和死亡病例.在复习文献的基础上提出气管支架取出指征：①在良好的随访体系下气管支架置入2～3个月;②经支气管镜证实无肉芽组织增生,CT及其三维气道重建显示气道通畅;③临床无呼吸困难表现及感染征象,血气分析示无肺通、换气功能异常,X线胸片正常,超声心动图检查示心脏功能正常;④支气管镜下能清楚显示气管支架边界,且整个张开的支架位于气道表面并未上皮化;⑤支气管镜下钳夹住气管支架后,轻轻上下小幅推拉,镜下证实可以松动与气道紧密粘贴的支架.结论 对于小婴儿气管支架取出从长远角度来看是最佳选择,在良好的随访体系下,在不影响患儿生命质量的前提下,CHD合并气管狭窄气管支架置入2～3个月后取出安全可行.     

国产镍钛合金气管支架治疗恶性气道狭窄的临床应用

目的评价应用国产镍钛合金气管支架治疗恶性气道狭窄的临床效果。方法11例恶性气道狭窄患者(其中肺癌6例、食管癌晚期伴气管旁淋巴结转移合并气道狭窄5例),其中男性7例,女性4例,年龄46～62岁。术前常规行高千伏胸部X线摄片和CT检查,明确气道狭窄的部位、形态及范围。在X线透视下将多功能导管沿导丝经声门进入气管并越过狭窄段,更换超硬导丝并将导丝留置于狭窄段远端,撤除导管,沿导丝通过置入器置入气管支架。结果11例患者成功置入气管支架。随即所有患者呼吸困难症状明显改善。全部病例均无严重并发症。结论气管支架置入术是治疗恶性气道狭窄的有效方法。     

平滑肌层增生对气道管壁内应力分布影响的数值模拟研究

许多慢性呼吸道疾病都伴随着气道管壁组织重塑,其中平滑肌肥大和增生直接影响气道的力学特性,进而因为气道内应力的分布不均,导致内壁出现局部应力刺激增加等现象。本研究基于气道的解剖结构,将其简化成为具有内壁、平滑肌层和外膜等三层结构的中空管状结构,构建具有层结构的气道有限元模型,并用来分析在生理和病理情况下平滑肌增生对气道力学行为的影响。结果表明,在气道外膜层出现应力最小值;平滑肌层增厚和局部平滑肌的增生都会导致气道平滑肌层受到的应力值增加,同时在增生面积相同的情况下,平滑肌层的应力值随增生的数目增加而增加;平滑肌层增生的分布对气道力学性能有较大的影响,增生越集中,气道所受到的应力值越大。     

纤维支气管镜下带囊支架置入术治疗儿童气管狭窄2例

目的通过纤维支气管镜下带囊支架置入术治疗儿童气管狭窄,观察近期疗效和并发症。方法例1,女,4月龄,因＂发现心脏杂音3个月余,咳嗽10 d渐加重,伴发热、喘息3 d＂入院,诊断为膜周部＋肌部室间隔缺损,房间隔缺损（继发孔型）,肺动脉高压,主气道下段及左右主支气管变形狭窄。行肺动脉环缩术,房间隔、室间隔缺损修补术＋主动脉悬吊术成功后,术后2个月内3次撤离呼吸机均未成功。例2,女,1岁10个月,因＂咳嗽1个月余＂入院,诊断为左主支气管狭窄,EBV相关性噬血细胞淋巴组织细胞增生症。左侧支气管狭窄致使排痰困难,肺部反复感染,左肺气肿。2例患儿家长在充分了解纤维支气管镜下带囊支架置入术可能的风险后签署知情同意书。采用＂边麻边进＂方法行气道黏膜表面麻醉,例1和例2选择带囊支架长度分别为24和29 mm,直径均为4 mm（均经雷帕霉素处理）,由支架导入器送入纤维支气管镜,在纤维支气管镜直视下释放带囊支架,然后退出支架导入器。结果 2例患儿置入带囊支架后狭窄段气管扩张良好,带囊支架放置2~3个月随访,未见肉芽组织增生等并发症。结论纤维支气管镜下带囊支架置入术治疗气管狭窄近期疗效较好,远期疗效尚待观察。     

冠脉重叠支架虚拟置入的有限元分析

在经皮冠状动脉介入治疗(PCI)中,重叠支架多运用于治疗弥漫长病变冠脉。关于重叠支架的临床研究有很多,虽提供手术效果和支架的临床疗效,但不能直观地揭示重叠支架置入过程中支架与支架、支架与血管之间的相互作用。通过对重叠支架置入弥漫长病变冠脉进行有限元分析,观察支架置入过程中支架与血管形态和应力的改变,并对其进行分析。通过计算机断层扫描血管造影(CTA),重建出真实的右冠状动脉(RCA)弥漫长病变模型。应用有限元方法,对重叠Resolute药物洗脱支架(DES)置入冠脉长病变过程进行模拟,重叠长度3 mm,整个过程包括支架的压握与输送、远端支架与近端支架的置入。在支架虚拟置入过程中,通过观察支架与血管形态和应力的变化进行支架与支架、支架与血管间相互作用的分析。支架置入后,管腔截面积由最初的1.4 mm~2增加到6.5 mm~2,血管狭窄得到很好的治疗。在支架重叠区域,位于外层的远端支架由于过度扩张,其应力大于近端支架的应力。管壁在支架重叠处的应力(0.64～0.81 MPa)大于非重叠区域的应力(0.32～0.56 MPa),重叠处的血管过度扩张使得管腔截面积没有受到重叠支架的影响。研究表明,重叠支架可使血管血流得以通畅,但支架重叠区域支架与血管的受力较大。     

不同形状血管中医用支架扩张力学行为的研究进展

血管支架介入术由于其微创性和高效性已经成为目前治疗由血管狭窄所引发的冠心病的主要治疗手段,但支架内再狭窄却是影响支架远期效果的最大障碍,严重制约了其实际疗效。首先从支架内再狭窄的形成机制出发,从固体力学角度回顾力学环境对再狭窄的影响,并主要阐述近年来支架在圆直、锥形、分叉、弯曲4种不同形状血管内扩张的研究进展,特别是从支架扩张对血管应力及血管形状的改变与再狭窄的相关关系方面进行综述。最后,针对不同血管形状对支架扩张的影响,提出一个旨在提高支架扩张性能及减少支架内再狭窄的血管支架多目标优化设计方法。     

平滑肌性质和排列改变对气道壁应力分布影响的数值模拟研究

气道平滑肌肥大、增生、力学性质和排列方向改变发生于许多慢性呼吸系统疾病中,引起气道内应力环境发生变化,成为导致气道狭窄的重要原因之一。本研究基于人体气道解剖结构,构建带有螺旋平滑肌层结构的气道三维有限元模型,并采用数值模拟的方法来研究平滑肌性质和排布变化对于气道在收缩过程中力学行为的影响。结果表明,气道内壁和平滑肌层在气道收缩过程中承受较大的应力;病理条件下平滑肌细胞数量和质量增加都将直接导致平滑肌层受力增大;平滑肌刚度的增加同样会引起该层组织承受更大应力;而在同等条件下,平滑肌细胞排列角度增加则会降低平滑肌层的应力值。     

钛镍合金气管支架置入术治疗恶性肿瘤引起的气管狭窄(附25例临床小结)

目的　改善因恶性肿瘤引起的气管狭窄造成的呼吸困难。方法　用形状记忆钛镍合金气管支架置入术置入。结果　全部25例患者均一次性顺利置入,术后患者气促症状明显改善。结论　形状记忆钛镍合金气管支架置入术既能解决危及生命的呼吸窘迫症状,又能改善晚期肿瘤患者的生存质量。     

PulmoStent: <Emphasis Type="Italic">In Vitro</Emphasis> to <Emphasis Type="Italic">In Vivo</Emphasis> Evaluation of a Tissue Engineered Endobronchial Stent

Currently, there is no optimal treatment available for end stage tumour patients with airway stenosis. The PulmoStent concept aims on overcoming current hurdles in airway stenting by combining a nitinol stent with a nutrient-permeable membrane, which prevents tumour ingrowth. Respiratory epithelial cells can be seeded onto the cover to restore mucociliary clearance. In this study, a novel hand-braided dog bone stent was developed, covered with a polycarbonate urethane nonwoven and mechanically tested. Design and manufacturing of stent and cover were improved in an iterative process according to predefined requirements for permeability and mechanical properties and finally tested in a proof of concept animal study in sheep for up to 24 weeks. In each animal two stents were implanted, one of which was cell-seeded by endoscopic spraying in situ. We demonstrated the suitability of this membrane for our concept by glucose transport testing and in vitro culture of respiratory epithelial cells. In the animal study, no migration occurred in any of the twelve stents. There was only mild granulation tissue formation and tissue reaction; no severe mucus plugging was observed. Thus, the PulmoStent concept might be a step forward for palliative treatment of airway stenosis with a biohybrid stent device.     

气道支架力学设计与数值模拟研究进展

气道狭窄是一种先天性或由感染、肿瘤、外伤、结核等疾病引起的临床常见疾病,国内常见的病因有气管支气 管结核、良性或恶性肿瘤等,植入气道支架已经成为介入治疗气道狭窄的主要方式。 气道支架由硅酮支架到激光 雕刻、编织支架,其材料与构型一直在不断更替改进。 气道支架植入后仍然存在支架发生移位、气管出现肉芽肿、 再狭窄等问题未解决,这些问题往往与支架植入后对气管组织整体产生的力学作用相关。 本文总结归纳气道支架 的力学性能以及支架与气管的典型数值模拟研究。 力学性能包括支架的径向力、扭结阻力与屈服应力,其常受支 架材质、构型设计、制作工艺等综合影响;而数值模拟方法能高效地对支架研发提供技术支持,为支架材料选取、设 计改进与制造工作提供参考。     

Three-Dimensional Computational Fluid Dynamics Modeling of Alterations in Coronary Wall Shear Stress Produced by Stent Implantation

Rates of coronary restenosis after stent implantation vary with stent design. Recent evidence suggests that alterations in wall shear stress associated with different stent types and changes in local vessel geometry after implantation may account for this disparity. We tested the hypothesis that wall shear stress is altered in a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model after coronary implantation of a 16 mm slotted-tube stent during simulations of resting blood flow and maximal vasodilation. Canine left anterior descending coronary artery blood flow velocity and interior diameter were used to construct CFD models and evaluate wall shear stress proximal and distal to and within the stented region. Channeling of adjacent blood layers due to stent geometry had a profound affect on wall shear stress. Stagnation zones were localized around stent struts. Minimum wall shear stress decreased by 77% in stented compared to unstented vessels. Regions of low wall shear stress were extended at the stent outlet and localized to regions where adjacent axial strut spacing was minimized and the circumferential distance between struts was greatest within the stent. The present results depict alterations in wall shear stress caused by a slotted-tube stent and support the hypothesis that stent geometry may be a risk factor for restenosis by affecting local wall shear stress distributions. © 2003 Biomedical Engineering Society. PAC2003: 8719Rr, 8710+e, 8780Rb, 8719Uv     

端部形状对支架-食管耦合系统力学行为的影响

目的研究食管支架不同端部形状对支架-食管系统力学行为的影响。方法通过有限元仿真,对不同端部形状(直筒形、杯球形和双喇叭形)的编织型食管支架及其与食管腔道构成耦合系统之间力学行为进行分析,并比较3种不同端部形状的裸支架和覆膜支架对食管内壁应力分布和食管狭窄区扩张的影响。结果裸支架使食管狭窄率降低的程度比覆膜支架高,并且裸支架使食管的等效应力和食管内壁的接触应力都远大于覆膜支架植入后的情况;支架不同的端部形状对食管健康区域内的等效应力和接触应力有很大影响,在食管与杯球形支架的杯端中部和双喇叭形支架端部边缘所接触的区域内出现应力集中;3种不同端部的编织型食管支架都具有良好贴壁性能。结论不同的支架端部形状使食管内壁产生不同应力状态。应力越大,食管组织增生的可能性越大,但支架移位的可能性越小。了解支架端部形状对支架性能的影响,可为支架的优化设计和临床选型提供重要的理论依据。     

支架植入后趋直现象对血管壁局部生物力学环境的影响

目的研究支架植入后趋直现象对病变处血管壁力学环境变化的影响,探索支架植入后再狭窄的生物力学成因及支架优化方法。方法基于患者CT扫描图像,使用Mimics、Geomagic和Pro/E软件完成动脉、球囊以及理想与趋直两种支架模型的构建,应用ABAQUS软件建立球囊-支架-冠状动脉左前降至血管之间的力学模型,根据数值模拟计算结果,分析趋直对病变处血管壁力学环境的影响。结果在1.013 MPa充气压力下撑开支架后,与理想支架模型相比较,趋直支架模型的血管壁内表面出现Von Mises应力增大和明显的应力集中现象,尤其是在近心端、远心端及沿心肌表面区域。理想支架模型血管内壁平均和最大Von Mises应力分别0.39、5.12 MPa;趋直支架模型血管内壁平均和最大Von Mises应力分别为0.45、7.43 MPa。结论支架植入后发生的趋直现象将引起应力分布不均匀,出现应力集中,增大对血管壁造成的伤害,可能会引起血管的机械损伤及管壁重建,诱发支架内再狭窄的发生。研究结果可为术后支架内再狭窄的机理分析提供帮助,也为血管介入手术方案及支架优化设计提供参考。     

镍钛形状记忆合金血管内支架组织相容性实验研究

将锥形记忆合金支架分别植入６只猪右侧髂动脉。用以研究镍钛形状记忆合金血管内支架生物相容性，支架植入前入植入后８个月，观测动物血常规，肝肾功能以及毛发中镍钛元素含量，均无明显变化（Ｐ〉０．０５），支架植入后８个月处死动物，全身重要脏器（肝、脾、肾、肺、心、脑等）病理学检查结构正常，无淋巴细胞和单核细胞浸润，支架植入部位上游血管壁内膜光滑，内皮细胞结构正常，内弹力板完整，支架植入段为完整肉芽组织阻塞，     

双支架留置术治疗恶性气管、食管狭窄

目的探讨气管、食管双支架留置术治疗恶性气管、食管狭窄的安全性和临床疗效。方法 12例恶性肿瘤造成气管、食管狭窄患者,其中男性8例,女性4例;年龄38～66岁,平均年龄48.8岁。术前行食管造影及螺旋CT气道三维重建检查,明确气管、食管狭窄的部位、程度及是否存在气管食管瘘。7例以吞咽困难为主要症状患者首先置入食管支架,5例以呼吸困难为主要症状患者首先置入气管支架。食管支架选用覆膜镍钛合金支架,气管、支气管支架选用自膨胀网状镍钛合金支架。所有患者都留置气管、食管双支架。结果所有患者成功置入气管、食管双支架,手术成功率100%。7例首先留置食管支架者,5例在食管支架置入后立即出现呼吸困难,需马上留置气管、支气管支架,另2例在24h内逐渐出现呼吸困难,置入气管、支气管支架后缓解。5例首先留置气管支架者,支架留置后呼吸困难缓解,之后留置食管支架操作顺利。所有患者留置气管、食管双支架后呼吸困难、吞咽困难症状明显改善。2例合并气管食管瘘患者,双支架留置后瘘口闭合。12例患者术后生存1.5～6.2个月,1例因肿瘤的过度生长而发生食管再狭窄,再次置入食管支架后症状缓解。结论气管、食管双支架留置术是治疗恶性气管、食管狭窄安全、有效的治疗方法。对于同时伴有气管、食管狭窄的患者,应首先置入气管支架,以防止食管支架膨胀压迫气管,加重气管狭窄引起窒息。     

The consequences of the mechanical environment of peripheral arteries for nitinol stenting

The use of stents in peripheral arteries has not been as successful as in coronary arteries, with high rates of restenosis and stent fracture common. Normal joint flexion induces a range of forces on the arteries, which has an unknown effect on the outcomes of stenting. The objective of this study is to determine how physiological levels of vessel bending and compression following stent implantation will influence the magnitude of stent stresses and hence the risks of fatigue fracture. A further objective is to compare how this mechanical environment will influence arterial stresses following implantation of either stainless steel or nitinol stents. To this end, models of both nitinol and stainless steel stents deployed in peripheral arteries were created, with appropriate loading conditions applied. At high levels of bending and compression, the strain amplitude threshold value for fatigue failure is exceeded for nitinol stents. Bending was predicted to induce high stresses in the artery following stenting, with higher arterial stresses predicted following implantation of a stainless steel stent compared to a nitinol stent. Both bending and compression may contribute to stent fracture by increasing the strain amplitude within the stent, with the dominant factor dependant on location within the arterial tree. For the specific stent types investigated in this study, the model predictions suggest that compression is the dominant mechanical factor in terms of stent fatigue in the femoral arteries, whereas bending is the most significant factor in the popliteal artery. To increase fatigue life and reduce arterial injury, location specific stent designs are required for peripheral arteries.     

椎动脉狭窄临床病例介入治疗前后椎基底动脉血流状况分析

目的:基于血液和弹性血管壁相互作用的流固耦合方法,探究1例椎动脉颅内段狭窄的临床病例支架植入前后椎基底动脉的血流动力学特性。方法:应用医学建模软件对二维CT数据进行三维重建,得到支架植入前后的椎基底动脉血管模型,采用流固耦合方法对支架植入前后的椎基底动脉血流特性进行数值模拟,分析椎基底动脉的血流动力学特性。结果:支架植入前后椎基底动脉的血液流场、血液压力、血管壁面切应力以及管壁形变量有显著的变化。在支架植入后,基底动脉中间部位两侧受力变得均匀,椎基底动脉内血流速度明显增大,支架植入处压力增大,支架上游压力和支架处切应力减小。结论:在介入治疗后,椎基底动脉内的血流环境及受力情况得到明显改善,当椎动脉发生狭窄后应及时干预治疗,避免累及基底动脉和后循环系统。