血管支架耦合系统血流动力学数值模拟与实验研究

针对预防血管支架植入后再狭窄的需求,分别用数值模拟和实验测试的方法研究了血管支架耦合系统的血流动力学因素.采用有限体积法的基于算子分裂的压力隐式算法进行了脉动流状态下的壁面剪应力分析,结果表明:壁面剪应力的最小值总是出现在支架杆临近区域;任意时刻,壁面某个点的壁面剪应力与入口速度、入口加速度正相关,壁面剪应力值低于0.5 Pa区域面积与入口速度负相关;在一个心动周期的部分时刻,支架段内出现低于0.5 Pa的壁面剪应力,因此该区域为内膜增生易发区;支架杆壁厚与低壁面剪应力区域面积正相关;支架杆宽度与壁面剪应力基本无关.采用电化学方法定量测试了在模拟血管内植入支架前与植入支架后的壁面剪应力平均值.结果表明:实验数据与数值分析结果具有较好的一致性,所提出的实验方法是对血流动力学模拟方法的合理补充和有效验证.

冠状动脉支架研究

治疗心血管狭窄的冠状动脉支架自出现以来得到不断的发展。在回顾支架研制发展过程的基础上,从支架材料选择、支架结构设计和力学性能分析以及支架的加工与测试等方面系统分析了理想的支架具有的特性。对实现支架关键技术特性所涉及的显著影响再狭窄的支架杆厚度和支架侧窗设计、管状切割支架制作过程中主要工艺参数以及预防再狭窄功能化支架设计等方面进行了分析。由于体外试验难以准确反映体内环境,有限元分析的方法为支架设计验证和改进提供了有效的手段。讨论了使用药物洗脱支架的优点和其内在的局限性,介绍了治疗再狭窄的新的支架设计。最后描述了作者所在实验室率先提出的利用介电泳的原理实现载药纳米颗粒自组装于裸支架的新的载药方式。

冠状动脉支架的设计与加工工艺

提出了面向激光雕刻管状冠状动脉支架的通用化制作工艺流程,包括支架的结构设计、材料选择、切割、真空退火和电化学抛光等关键工序.研究了金属覆盖率、网孔、轴向短缩率和支撑效率等的相互影响,以选择合理的支撑环和连杆形式;确定了激光切割加工中最优化切割路径和机器参数;阐述了抛光前处理时酸洗液的选择、酸洗温度和时间的控制,以及真空退火时升温速度、冷却速度和保温时间的控制;分析了抛光液的选择和电极设计,以及抛光温度、电压和时间对电化学抛光效果的影响;并设计制作出了符合体外测试要求的支架样件.

微孔结构血管支架的激光切割工艺

研究了切割微孔血管支架用激光的选择及相应参数的选取、激光切割对被加工材料的要求、喷嘴形状尺寸及辅助气体压力参数等影响切割质量的因素;探讨了切割质量的分析评价方法,分析了切割路径对切割效率的影响;通过正交试验法选择最佳切割参数;提出了面向微孔血管支架激光加工的完整工艺,并依据研究的工艺加工出便于载药的带有微孔结构的血管支架产品,支架表面的扫描电镜图观测验证了该工艺结果的正确性.

λ-DNA通过纳米通道产生电流信号的1/f噪声分析

利用膜片钳采集了λ-DNA通过纳米通道时的电流信号,分析了电压、通道几何形状与尺寸、盐浓度以及通道材料等因素对信号1/f噪声的影响.研究结果表明,纳米通道内的1/f噪声是由溶液体态离子与壁面电荷综合作用引起的.对于氮化硅纳米通道,当电压绝对值增大至一定程度时,通道内部会出现电荷局部拥挤现象,导致局部电阻增大,1/f噪声的功率也随之增大.孔径对氮化硅纳米通道检测信号的1/f噪声影响相对较小.石墨烯的结构电容大并具有极高的载流子迁移率,故其噪声信号明显强于氮化硅纳米通道.研究结果有助于辨识λ-DNA通过纳米通道时产生的高信噪比电流信号.

医用血管支架生物力学性能分析方法研究

介绍了医用血管支架的应用背景和研究现状,在比较国内外研究成果的基础上,将血管支架生命周期划分为设计与制造、支架扩张植入过程和植入后有效期 3个阶段,并对各个阶段的特点进行了详细论述;阐述了在支架生命周期中应用有限元技术进行支架设计的研究思路;针对支架植入时的扩张过程进行实例分析,例证了应用有限元法进行支架设计研究的分析方法;提出了支架体外扩张实验研究的解决方案,为血管支架扩张过程的有限元模拟提供有力的实验支持.

川芎嗪洗脱支架预防支架内再狭窄的实验研究

目的:研究川芎嗪洗脱支架(TES)抑制内膜增生防治再狭窄的效果及其机制。方法:小型猪9只随机分为3组,实验组植入TES(TES组),对照组植入金属裸支架(BMS组)或雷帕霉素洗脱支架(SES组)。术后第28天处死动物,组织病理学检测内膜厚度,免疫组织化学法测定增殖细胞核抗原(PCNA),TUNEL法测细胞凋亡,扫描电镜观察内皮细胞的覆盖情况。结果:术后第28天病理学证实,TES组较BMS组管腔面积增加、支架内新生内膜面积和面积再狭窄百分比减小(P<0.05)。BMS组较TES组PCNA细胞阳性率明显增加(P<0.05),TES组较SES组PCNA阳性率增加(P<0.05)。TES组较BMS组单位面积内平滑肌细胞(VSMC)凋亡数明显增加(P<0.05)。扫描电镜显示TES组和BMS组28 d血管内皮细胞完全覆盖,SES组基本覆盖,但内膜不平整。结论:TES可以显著抑制VSMC增殖、迁移并促进VSMC凋亡,但不影响血管内皮愈合,是防治血管再狭窄的新策略。

国际设计与制造前沿会议

由国家自然科学基金委员会主办，东南大学、南京航空航天大学和南京理工大学联合承办，中国机械工程学会协办的国际设计与制造前沿会议（ICFDM）于2014年5月23～25日在南京隆重召开。 本次会议旨在加强设计与制造科学领域海内外学者的学术交流与合作，共同推动设计与制造科学研究的发展。本次会议大会主席是华中科技大学原校长李培根院士。参会国际代表15名，分别来自美国、德国、英国、瑞典、意大利、加拿大等9个国家和地区。参会人数达1251人，征集论文140多篇，录用123篇。本届会议以“交叉、创新、引领”为主题，安排主题报告和特邀报告33场，结题项目口头报告49场，论文宣讲49场。本次会议是历届会议中参会人数最多、规模最大的会议。

预防心血管再狭窄纳米颗粒载药涂层支架的研究

综合分析了载药纳米颗粒和血管支架各自在治疗心血管再狭窄方面的优势 ,提出通过实现两者集成 ,构造新型的纳米颗粒载药涂层支架 .对研制纳米颗粒载药涂层支架所涉及的裸支架本体结构的优化设计及实验分析、载药纳米颗粒药物的选择和制作 ,以及载药纳米颗粒与血管支架自组装的机理和方法等进行了研究 .同时提出综合应用介电泳动、毛细作用和组件的疏水性等微观作用力 ,实现载药纳米颗粒与血管支架自组装的方法 ,并给出了自组装的实现工艺图 .其研究成果为最终研制纳米颗粒载药涂层支架提供了可行的方案 .

载药纳米颗粒与血管支架自装配机理和方法

在综合分析微器件三维自装配研究成果的基础上,指出目前研究方法在纳米级微器件三维功能结构自装配中存在的问题,提出综合应用介电泳动、毛细作用和疏水性等微观作用力,实现载药纳米颗粒与血管支架的自装配,并对实现自装配所涉及的介电泳力和毛细力的控制机理和方法、载药纳米颗粒药物的选择和制作、裸支架本体结构的优化设计以及自装配实现工艺流程等关键技术进行了研究,给出了自装配的实现工艺平台以及相应的电场空间分布仿真结果。上述研究成果为最终研制纳米颗粒载药涂层支架提供了可行的方案。

一种新型聚合物携带雷帕霉素洗脱血管支架抑制内膜增生的效应

背景:课题组前期已进行了系列体内生物相容性实验,证实了聚砜-聚氧化乙烯共聚物材料具有良好的细胞相容性、血液相容性、组织相容性和使用安全性。目的:在前期实验基础上进一步评价聚砜-聚氧化乙烯共聚物作为携带雷帕霉素涂层的新型血管支架抑制血管内膜增生防治再狭窄的安全性及有效性。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2007-01在东南大学附属中大医院心内科完成。材料:采用超声雾化的方法将含聚氧化乙烯30%的聚砜-聚氧化乙烯共聚物均匀喷涂于316L不锈钢金属裸支架上,制成含雷帕霉素130μg的涂层支架,由江苏省微纳生物医疗器械重点实验室制作;金属裸支架采用相同材质和结构制作。方法:通过球囊扩张小型猪冠状动脉形成冠状动脉狭窄模型。6只小型猪随机抽签法分为2组,实验组置入雷帕霉素洗脱支架;对照组置入金属裸支架,每组3只。置入后第28天行冠状动脉造影和血管内超声检查。主要观察指标:支架置入后冠状动脉管腔丢失情况、新生内膜面积和厚度、内皮生长情况;免疫组织化学分析测定增殖细胞核抗原;TUNEL法检测血管平滑肌细胞凋亡数;扫描电镜观察内皮细胞的覆盖情况。结果:血管支架置入后第28天冠状动脉造影检查显示,实验组血管腔直径丢失及直径狭窄率较对照组明显减少(P<0.05)。病理学证实,实验组较对照组管腔面积增加、支架内新生内膜面积和面积再狭窄率减小(P<0.05)。对照组增殖细胞核抗原细胞阳性率较实验组明显减少(P<0.05),单位面积内血管平滑肌细胞凋亡数明显增加(P<0.05)。扫描电镜显示对照组支架置入28d血管内皮细胞完全覆盖,实验组基本覆盖。结论:在小型猪/冠状动脉支架置入模型中,聚砜-聚氧化乙烯共聚物携带的雷帕霉素洗脱血管支架显示出良好的安全性和降低冠状动脉再狭窄的有效性。

微观作用力驱动的纳米颗粒自装配技术

自装配技术在物理、生物化学、MEMS以及纳米制造等领域得到了广泛应用,对该领域的研究显示出重要的应用前景和重大的理论价值,成为一个充满生机活力的热点。本文在阐述微器件自装配领域研究成果的基础上,重点介绍了应用毛细力、亲水(疏水)力作为驱动力实现微器件的二维和三维功能结构自装配过程,并指出了目前研究方法在纳米级微器件三维功能结构自装配中存在的问题,最后提出了综合应用介电泳力、毛细力及亲水(疏水)力实现纳米颗粒与三维基体自装配的方法。

预防再狭窄的冠状动脉支架的研究进展

针对冠状动脉支架植入后的再狭窄问题,分析得出血管损伤、血流动力学形态的变化和血管壁面剪应力的下降或振荡而引起的内膜增生和血栓形成是再狭窄的主要成因。文中对显著影响再狭窄的材料的生物相容性、支架表面处理、支架结构设计和血流动力学分析等关键技术进行了综述,重点从体内实验、体外实验和计算流体动力学(CFD)等方面介绍了支架植入后血流动力学情况的研究现状。最后描述了作者所在实验室提出的定量研究支架血管耦合系统力学行为的CFD模型和实验方法。

防内漏腔内隔绝医用血管支架的研究

内漏是动脉瘤腔内隔绝术中主要而特有的并发症。本文针对常见的Ⅰ型内漏的特点,提出了构造新型的防内漏腔内隔绝医用血管支架,在研究新型支架的工作原理、结构设计的基础上,采用一体化设计结构、波形圈柔性连接人造血管与支架双层层叠式覆膜连接以及支架近端增加锚定杆等技术,构造新型可防止内漏且轴向易弯曲的医用支架,这是一种理想的治疗大血管疾病的血管腔内医用支架。

食管支架径向支撑性能

针对目前编织型食道支架支撑性研究存在的问题,完成了支架几何模型及有限元模型的创建、材料模型的选取以及边界条件的设置,提出了基于有限元分析的食管支架径向支撑力计算方法,并对不同头数、不同丝径、不同导程支架的径向支撑力进行分析.分析结果显示:头数越多,径向支撑力越大;丝径越大,径向支撑力越大;导程越大,径向支撑力越小.支撑力体外测试结果与有限元分析结果一致,证明数值模拟方法是合理有效的.最后,得出了优良支撑性能支架的参数选择范围:头数为22或24,丝径0.18～0.22 mm,导程60～70 mm.数值模拟方法与实验相结合能为食管支架的临床选择提供重要的参考价值.

关于湖东站非集中区调车作业安全的思考

湖东站是我国第一条重载铁路大秦线西端的编组站,对加速大秦线车辆周转应用、保障大秦线线路质量、完成大秦线煤炭运量具有非常重大意义。

基于微流控技术的单细胞生物物理特性表征

单细胞水平的生物物理特性表征,可有效阐明细胞的功能和状态,揭示细胞的单体差异性,对于细胞的分化和病理研究,以及疾病的早期临床诊断和治疗具有非常重要的意义。由于具有与细胞尺度相匹配的微米级腔道,微流控芯片比传统生化方法更适合单细胞样本的微环境精确控制、高通量定向操纵及多参数非特异性检测,已成为单细胞表征与分析的一项重要技术平台。本文总结了基于微流控技术的单细胞生物物理特性表征方法及其应用的最新进展,着重分析微流控芯片在常规方法难以达成的单细胞和高通量研究中的独特优势,最后探讨了微流控单细胞生物物理特性检测芯片在临床应用中面临的挑战和未来的发展动向,并提出一种新型的单细胞多参数同时表征的微流控分析器件。

医用血管支架非线性扩张过程快速预测方法的研究

建立了血管支架变形影响因子与其变形结果之间的具有高度非线性识别能力的神经网络模型,通过引入学习因子η和动量因子ψ,采用附加动量项的权值修正方法,优化了网络训练算法,从而提高了网络训练速度和系统鲁棒性.结合实例对网络进行训练,并对预测误差进行了统计假设检验,检验结果表明血管支架变形神经网络智能预测结果与非线性有限元分析结果误差均值低于0.03%,训练后的网络能够较好地对血管支架变形进行预测.在此基础上,基于Pro/Toolkit工具,融合血管支架扩张变形神经网络智能预测模型,建立了血管支架力学性能快速评价工具,该系统实用性强、效率高,能大幅缩短血管支架产品开发周期。

制备血管支架表面涂层超声波喷涂工艺研究

本文从理论推导、流体力学仿真、喷雾粒径检测分析以及支架喷涂试验四个方面研究超声波喷涂技术并成功应用于血管支架喷涂工艺的优化.首先基于超声波雾化物理模型推导建立超声雾化粒径方程,其次利用计算流体动力学模拟超声雾化微观过程,定义超声雾化过程的三种雾化模式:亚雾化模式、理想雾化模式以及射流雾化模式,并建立了超声雾化临界振幅方程以及理想雾化模式下的雾化体积和功率方程.然后设计超声喷雾粒径检测实验,研究功率、气体压力、表面张力等工艺参数对雾化粒径的影响,结果表明超声波喷雾运动过程中少量粒子碰撞合并,但喷雾质量总体稳定,粒径尺寸在10m左右.在粒径尺寸分布方面,利用Rosin-Rammler分布拟合超声喷雾粒径均匀度指数在7.11～11.48之间,相比传统喷雾技术雾化均匀性、可控性大大提高.最后,在上述研究基础上制定血管支架超声喷涂工艺参数并进行了优化,消除了常见的血管支架涂层表面各种缺陷,为制备性能优良的血管支架表面涂层提供了理论和技术支撑.

亦勇亦谋 忠诚为公——记濮阳市建筑材料公司经理张国臣

张国臣,今年刚届不惑,军人出身的他是1989年11月经建材公司全体职工民主选举、市政府任命而走马上任的。上任伊始,公司负债达553.4万元之巨,包袱沉重,资不抵债,下属的7个单位仅有两个分公司运转着,工资无着落,1994年春节是靠建委和劳动就业处发放的救济金勉强渡过的,人心极为涣散,公司基本处于瘫痪状态。