球囊扩张式支架扩张过程的数值模拟

目的求解支架扩张过程中的应力、形变分布云图,以及压强-直径变化曲线,获取球囊扩张式支架整体性能数据。方法使用"体积控制"球囊-支架模型,运用有限元分析软件ANYSY进行数值模拟,并与实验数据进行比较。结果支架-球囊模型可以很好地模拟支架扩张全过程;当球囊膨胀至最大直径,支架模型的主体结构与加强筋连接位置会发生塑性形变,而最大应力也分布在连接位置。结论通过有限元分析可以对支架性能进行优化。     

球囊翼片数目对装配后球囊支架系统性能的影响

目的分析球囊翼片数目对装配后球囊支架系统性能的影响,为球囊支架装配工艺以及球囊支架的后续设计结构优化提供理论支持。方法首先对Pebax球囊材料样本进行拉伸试验,得到轴向与周向应力应变曲线。然后采用抗拉性能弱的球囊周向应力应变曲线,构建基于Yeoh模型的球囊材料本构方程。之后使用Solid Works软件建立二翼、三翼、五翼球囊以及支架模型,利用ABAQUS软件对球囊支架进行吹塑以及压握模拟,以球囊表面应力、支架最终直径作为球囊支架系统性能评价参数。最后利用水压爆破仪和游标卡尺来检测装配后球囊支架系统的爆破压和直径,验证有限元模拟的准确性。并根据有限元的分析结果优选出三翼和五翼球囊支架进行抗脱载力实验对比分析。结果仿真中球囊表面应力集中在球囊褶皱位置,其中二翼球囊表面应力最大。二翼、三翼、五翼球囊支架系统的最终直径基本相同。实验结果与有限元模拟结果相一致。抗脱载力实验中五翼球囊支架抗脱载力较三翼球囊支架更大。结论球囊翼片数目对装配后球囊支架系统的性能影响显著,五翼球囊支架系统在综合性能评价上表现出优势。本研究可以指导球囊与支架装配参数的调试以及球囊支架结构的优化设计。     

球囊扩张式冠脉支架生物力学性能研究

研究具有不同连接筋的冠状动脉支架的力学性能,为支架的设计开发以及介入治疗提供更加科学的指导.采用Solid Works建立3种不同连接筋的支架模型(根据连接筋的形状分别称为W-支架、S-支架和L-支架,压握壳以及球囊模型),使用Hypermesh软件完成模型的网格划分,应用ABAQUS软件模拟分析了径向回弹、轴向缩短,扩张不均匀性以及径向支撑刚度和柔顺性,并结合径向均匀加载和“四点弯曲”测量技术的径向支撑刚度和弯曲刚度的测试方法验证了数值模拟的合理性.结果表明:3种支架的各项力学性能都在安全范围内;相对而言,S-支架的支撑强度较大,支撑刚度为3.34 N/mm,容易造成局部血管壁的损伤;L-支架的轴向缩短率较大,为8.25％,不利于支架在血管病变部位的正确定位;S-支架和L-支架的弯曲刚度分别为:17.74 N/rad和18.00 N/rad,它们的柔顺性较差.3种支架的力学性能各有优缺点,其中W-支架的综合力学性能相对较好,这在临床上为选用支架提供良好的参考依据.     

冠状动脉支架膨胀行为的有限元分析

冠状动脉支架作为经皮穿刺冠状动脉成形术中保持病变血管畅通的核心器件,其在手术过程中受球囊作用的扩张特性以及球囊撤出后的反弹行为对支架植入术的成功有着重要的影响。利用有限元的方法系统地研究了专利支架设计,其筋的尺寸变化和支架扩张尺度的不同对支架膨胀行为的影响。结果显示,增加支架筋的宽度或厚度提高了使支架迅速扩张所需的临界内压力,支架轴向长度的变化只与其结构和最终膨胀状态紧密相关。在结构一定的情况下,支架所用材料可能是影响支架反弹指标的主要因素。模型校核和SEM观察表明,有限元模拟可以在一定程度上替代支架原型测试工作。     

切割球囊与半顺应性球囊用于冠状动脉分叉病变预扩张的比较

文题释义：切割球囊：是一类将微切割技术和球囊扩张结合一起的特殊球囊,由一枚球囊组成,球囊外层表面上纵向装有三片或四片粥样硬化切开刀。在球囊未到达病变之前,刀片被紧密包绕在经过特殊折叠的球囊材料之内,不会损伤所过路径的正常血管。到达病变后,在扩张球囊时刀片伸出球囊外面,造成血管中膜的纵形切口。切割球囊适用于2-4 mm直径的血管,直径选择为其与血管直径之比不要超过1∶1,否则会造成内膜撕裂。目前切割球囊主要用在支架内再狭窄病变、开口病变、分叉病变、小血管病变和钙化病变。相对禁忌证为病变严重成角(>45°)、严重钙化、血栓及血管严重扭曲的病变。 紫杉醇药物涂层球囊：是一个由2部分组成的组合产品,一个标准的血管成形球囊导管来提供基础的输送装置,扩张靶向病变部位;另一部分是药物涂层,其在球囊表面的紫杉醇量为3 μg/mm²,该产品主要靠药物在血管内壁的释放发挥作用,可用于治疗小血管病变、分叉病变、部分冠状动脉血管原发病变,以及不能耐受或不适合长期服用抗血小板药物的患者。紫杉醇药物涂层球囊虽然能有效抑制血管平滑肌细胞再生,但不能有效抑制血管壁弹性回缩,后者在血管再狭窄中起着至关重要的作用。 背景：目前冠状动脉分叉病变治疗尚无高效统一的最佳方案,较多采用主支植入药物洗脱支架、分支用药物涂层球囊扩张的简单策略,但单纯直接的药物涂层球囊扩张不能克服血管壁弹性回缩难题,远期仍存在分支丢失的风险。 目的：比较切割球囊与半顺应性球囊用于冠状动脉分叉病变预扩张的疗效和安全性。 方法：选择2016年8月至2018年5月焦作市人民医院收治的冠状动脉分叉病变患者110例,其中男83例,女27例,年龄18-88岁,按照分层区组随机化原则分为观察组(n=55)和对照组(n=55)。两组均进行经皮冠状动脉介入治疗,观察组主支采用切割球囊预扩张后植入药物洗脱支架,分支采用切割球囊预扩张后行药物涂层球囊扩张;对照组主支采用半顺应性球囊预扩张后植入药物洗脱支架,分支采用半顺应性球囊预扩张后行药物涂层球囊扩张。术后即刻造影,判定主支、分支的前向血流TIMI分级及有无血管夹层发生;术前、术后即刻、术后6个月、12个月应用冠状动脉造影定量分析主支及分支血管参考直径、最小内径及狭窄程度;记录两组术后12个月内的主要心血管不良事件。研究已获得焦作市人民医院道德伦理委员会审核批准。 结果与结论：①术后即刻造影,观察组主支、分支的前向血流TIMI 3级达标率高于对照组(P=0.007,0.015),主支、分支的血管夹层发生率低于对照组(P=0.023,0.012),主支、分支的紧急靶血管重建率低于对照组(P=0.006,0.026);②观察组术后即刻、6个月及12个月的冠状动脉保持成功率高于对照组(P均 < 0.001);③术后即刻、6个月及12个月,观察组的主支、分支最小内径均大于对照组(P均 < 0.01),主支、分支内径狭窄程度均小于对照组(P均 < 0.05);④术后12个月内,观察组的主支、分支靶血管再狭窄率低于对照组(P=0.038,0.043),主要心血管不良事件发生率低于对照组(P=0.025);⑤结果表明,在适用主支病变植入药物洗脱支架、分支病变植入药物涂层球囊治疗冠状动脉分叉病变中,切割球囊预扩张较半顺应性球囊预扩张更加安全、有效,并能降低靶血管再狭窄率及主要心血管不良事件发生率。 ORCID: 0000-0002-6099-4241(晋辉) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

药物洗脱球囊和药物洗脱支架对支架内再狭窄的疗效比较

文题释义： 支架内再狭窄：是指支架内全程和/或支架两端5 mm节段内管腔丢失，导致管腔狭窄程度≥50%；临床定义为冠状动脉支架植入后需要靶病变或靶血管血运重建的症状性再狭窄，临床表现为缺血性胸痛，如心绞痛或急性心肌梗死等。 药物洗脱球囊：通过向冠状动脉血管壁释放抗增殖药物(紫杉醇)，抑制血管内膜增生，适用于小血管疾病、分叉疾病和支架内再狭窄病变、支架内再狭窄，优点在于无异物植入，降低了血栓形成风险，减少了再狭窄的发生，后续抗血小板治疗时间较短。 背景：国内外一系列的研究显示针对药物洗脱支架内再狭窄病变，药物洗脱球囊和药物洗脱支架优于其他介入方式，但是这两种治疗方式都存在着各自的局限。 目的：评价药物洗脱球囊与药物洗脱支架植入治疗药物洗脱支架内再狭窄的疗效。 方法：选择2016年1月至2017年12月内蒙古医科大学第一附属医院收治的药物洗脱支架内再狭窄患者63例，其中32例进行药物洗脱球囊植入治疗，另31例进行药物洗脱支架植入治疗，记录两组患者介入术前、术后即刻冠状动脉情况，随访1 年后冠状动脉造影情况、主要不良心血管事件发生及支架内再狭窄的危险因素分析。研究得到内蒙古医科大学伦理委员会的同意及支持。 结果与结论：①随访1年，两组支架内最小管腔直径、参考血管直径、支架内晚期管腔丢失比较差异均无显著性意义(P均> 0.05)，二次再狭窄概率比较差异无显著性意义(18%，16%，P=0.216)。靶病变血运重建发生率比较差异无显著性意义(6%，6%，P=0.513)，主要不良心脏事件发生率比较差异无显著性意义(9%，10%，P=0.334)；药物洗脱支架组2例发生消化道出血，药物洗脱球囊组未发生消化道出血，两组比较差异有显著性意义(P < 0.01)；②多因素分析发现，吸烟、糖尿病、高同型半胱氨酸血症是支架内再狭窄的危险因素；③结果表明，药物洗脱球囊与药物洗脱支架均是治疗支架内再狭窄的理想方法，临床实践中需综合多因素考虑需采取个体化治疗方案。 ORCID: 0000-0002-6209-874X(谢秀峰) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程     

冠脉支架虚拟置入技术的研究现状

冠脉支架置入术是冠心病介入治疗的常规手段。如何在术前对手术方案进行预测和评估进而对其优化和改进,仍是临床关注的问题。借助于计算机平台运用有限元数值模拟方法对冠脉支架进行虚拟置入研究,把现实存在的问题转化为可以在有限元中模拟的数学问题,通过计算机的计算和模拟,对其进行分析和优化设计。本文基于国内外有关冠脉支架术数值模拟的研究历史与现状,介绍冠脉支架虚拟置入的研究进展;从球囊模型、血管壁模型与分叉模型这三个方面分析总结冠脉支架虚拟置入的研究成果。从这些研究成果来看,冠脉支架的虚拟置入可以辅助临床选择最佳方案,对冠脉介入治疗具有指导意义。     

冠状动脉钙化病变血管成形术中球囊的应用现状

严重钙化的冠状动脉病变被认为是经皮冠状动脉介入治疗过程中最具挑战的病变之一。钙化通常会阻碍球囊扩张、损害支架梁和聚合物涂层,进而导致临床治疗效果变差,甚至无法完成手术。因此钙化斑块的预处理非常必要,因而针对不同类型的钙化病变,选择正确的冠脉血管成形术球囊,成为新的研究内容。从结构信息、应用现状并结合计算机仿真实验,综述经皮冠状动脉介入治疗中钙化病变血管成形术预处理选用球囊,包括切割球囊、棘突球囊等;阐述计算机仿真实验在指导钙化斑块经皮冠状动脉内腔血管成形术时球囊选择中的价值。     

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。     

血管收缩压作用下冠脉支架解析解推导与有限元分析

目的基于合理假设,推导冠脉支架位移及应力分布解析解;结合有限元分析结果,探究支撑筋数目对其应力的影响。方法利用弹性力学理论推导出矩形波型冠脉支架一个周期支撑筋在血管收缩压作用下的位移和应力分量解析解;利用ANSYS有限元分析软件建立支架支撑筋模型,求解得到应力数值分析结果。分析两种方法应力曲线的一致性,验证解析解正确性和适用性;再利用解析解探究支撑筋波峰数量对收缩压作用下应力的影响。结果解析解与数值解应力曲线一致性极强;波峰数为6时,横杆环向既有拉应力又有压应力。结论波峰数为6的支架在血管中支撑时,能有效避免血管中再狭窄情况的发生。推导的解析解能适用于分析矩形波型支架1个周期支撑筋的力学性能,研究结果为深入认识和研究冠脉支架的应力分布以降低介入治疗再狭窄率提供一种新思路。     

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 mm²增加到6.5 mm²,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。     

冠脉支架设计的材料适应性研究

目的 基于一种确定的冠脉支架设计,分析不同材料的适应性,建立支架设计-材料选择的评价方法。 方法针对可能应用的 5 种支架材料,利用有限元数值模拟方法分析支架在血管中的扩张性能,考察支架设计和材料的安全性及可用性。 针对不可降解材料重点考察支架在长期植入后的耐疲劳性能;对可降解材料分析其降解过程中 的支撑力变化,明确支架所能提供的支撑力的规律。 结果 针对确定的冠脉支架设计,模拟显示 316L 不锈钢和L605 钴铬合金支架的径向回弹率分别是 26% 和 19% ,轴向缩短率分别为 0. 22% 和 0. 28% ,最大等效应力分别为551. 2、829. 1 MPa,疲劳动态安全系数分别为 1. 36 和 1. 67,针对可降解材料 AZ31 镁合金、铁和左旋聚乳酸(PLLA),基于该设计的支架的模拟破坏时间分别为 30 h 和 180、270 d。 结论 基于本文的支架设计,L605 钴铬合金具有最佳的扩张性能和耐疲劳性能,可以满足临床需求。 相较于 AZ31 的快速降解破坏,铁支架和 PLLA 支架的力学性能接近,但仍需结构优化后才能满足临床需求。 有限元数值模拟,尤其是扩张性能和耐疲劳性能分析,可以有效模拟支架力学行为,并为支架制造材料选择和设计优化提供依据。     

球囊过盈量与支架术后边缘效应的关系探讨

目的分析球囊过盈量与支架术后边缘效应的关系,为减少边缘效应、有效控制支架后再狭窄提供有益的参考。方法 24只雄性杂种犬随机分为两组,分别应用3mm×12mm及3mm×15mm两种规格的球囊于冠状动脉内置入3mm×12mm规格的不锈钢支架,利用冠状动脉造影及组织切片法分析不同球囊过盈量与支架术后边缘血管损伤及远期边缘效应的相关性。结果冠脉造影提示术后即刻两种过盈量的球囊对支架边缘部位血管内径的影响无显著差别,术后4周组织切片结果提示两组球囊过盈量对支架两端边缘部位血管壁的损伤程度及远期边缘效应的发生率明显不同,球囊过盈量与管壁损伤程度和远期边缘效应均呈显著正相关关系(r=0.668,P0.01)。结论球囊过盈量是导致支架术后边缘效应的原因之一。     

Experimental Study and Design of Balloonexpandable Endovascular Stent Expansion

INTRODUCTION Avascularstentisasurgicallyimplantedendovasculardevicewhichactstoscaf-foldabloodvesselpermanentlyopenandcompressanylesionsprotrudingintothe vessellumenbasedonPTCA(PercutaneousTransluminalCoronaryAngioplasty).Theoperationofcoronarystentimplantationisutilizingcatheterballoontoplaceand deploythestentwheretheplaqueexitsinthevascularlumen,whichpreventsrecoil oftheatheroscleroticvesselwallorprotrusionofplaquesordissectedintimalflaps intovascularlumen.Todaythestentinterventionalo…     

主动脉内气囊造型及控制的仿真研究

主动脉内气囊反搏(IABP)在临床中的应用非常广泛,是心血管病治疗的重要手段。我们利用心血管系统的计算机仿真模型,研究了主动脉内气囊的造型及控制参数对反搏效果的影响,并对上述参量进行了一系列优化,结论如下:无论双腔、三腔还是多腔气囊,尾囊的作用最为关键,如能保证其体积适当、直径略小于气囊的其他部分、且最早充气、最晚排气,得到的反搏效果将明显优于单囊反搏的情况。     

基于有限元分析切割球囊对冠状动脉钙化病变 预处理效果

目的 探讨切割球囊在浅部冠状动脉钙化病变预处理中的适用范围,以减少其在钙化病变治疗中严重并发症的发生。方法 采用有限元方法,以普通球囊为对照分析切割球囊对不同弧度、厚度和长度钙化斑块的作用效果。将钙化斑块厚度设置为0.3、0.4 mm,长度设置为2、4 mm。并根据血管内超声(intravenous ultrasound, IVUS)钙化严重程度分级,设置钙化弧度为120°、180°、270°和360°,共16种钙化斑块。对钙化斑块使用脆性断裂模块来模拟钙化断裂情况,在预处理仿真的基础上进行支架虚拟植入,使用钙化断裂情况和支架圆形率来评价预处理效果。结果 对于浅部钙化病变,在小于120°病变中,球囊无法解除钙化斑块阻碍,支架圆形率为82.75%。在厚度小于0.3 mm的180°钙化病变中,切割球囊在1 215.9 kPa下使钙化发生断裂,支架后圆形率为74.42%;普通球囊在安全扩张压力(1 418.55 kPa)下无法使钙化发生断裂。在270°小于0.3 mm厚钙化病变,普通球囊在1 013.25 kPa下产生3处断裂;切割球囊在1 013.25 kPa下产生2处断裂,球囊无法使厚0...     

冠脉支架内再狭窄的血流动力学研究进展

冠脉支架术后再狭窄是严重且高发的医学事件。局部血流动力学因素,特别是壁面剪切应力(WSS),对冠脉粥样硬化斑块的形成、发展和不均匀性有着重要的影响。最近的基础和临床在体研究表明,WSS也可能与支架内再狭窄的发生有关。从支架内再狭窄的形成机制出发,分析冠脉支架后的力学环境对再狭窄的作用机制,详细阐述近年基于计算流体力学（CFD）方法的冠脉支架内再狭窄的血流动力学研究进展。