3D打印技术制备主动脉弹性血管模型在主动脉疾病中的应用

目的应用3D打印技术制作与人体血管弹性接近的主动脉瘤弹性血管模型,并探索其在临床中的应用。方法 1.制作3个圆柱形石蜡模型,在其表面涂上不同层数的相同硬化剂用量的硅胶,待硅胶硬化后升温去除石蜡,得到弹性模型,测量其受压后直径的变化,得出最接近人体血管弹性的硅胶涂抹层数。2.用硅胶和不同比例的硬化剂配比后制备一系列圆柱形弹性模型,用上述方法得到硬化剂用量与硅胶模型弹性系数的函数关系。3.选择15例主动脉疾病患者,通过脉压差及超声检查测得其动脉弹性系数,根据上述函数关系,配置最佳硬化剂用量的硅胶,在3D打印技术辅助下制作仿真主动脉弹性模型,最后验证其弹性系数是否与人体测量的结果相符。4.所有患者术前均在模型中模拟释放大动脉支架,观察支架释放后模型的形态变化并预测手术中可能出现的问题。结果 1.涂抹2层弹性材料后,模型的弹性最接近真实血管弹性。2.每组不同硬化剂用量的模型,其压力与直径变化均符合线性关系(R^2≈1)。硬化剂用量X(1.2<X<2.8)与弹性系数K之间满足三次方程关系(R^2=0.990),解析式为K=-3.243X^2+2.057X^3+16.587。3.成功制作出15个患者的动脉模型,对这些患者的动脉弹性系数与对应的模型弹性系数进行统计学分析,两组K值无统计学差异(t=0.294,P=0.773)。4.所有患者均成功行动脉瘤腔内修复术,手术成功率100%。结论制备与人体血管弹性相似的主动脉瘤弹性血管模型在技术上可行,可用于主动脉疾病患者的个体化术前评估。

内支架在弯曲血管模型内的血流动力学研究

动脉粥样硬化主要发生在诸如颈动脉、肾动脉以及冠状动脉等大动脉中。在这些部位进行支架手术在临床上已经成为一种有效的治疗手段,但同时带来了凝血和再阻塞的风险。有内支架的流动对血管内血液的凝血和再阻塞的影响很大。因此我们对两个有不同位置的self-x型内支架在弯曲血管模型内的流动分别进行了研究,并和健康的(无支架)模型内的流动做了对比实验。得到了模型流动的流量以及压力曲线,并利用激光多普勒检测了在血管模型内横断面上流速的分布剖面。

基于脉搏波到达时间的3种血压计算模型的对比研究

目的连续血压监测对心血管疾病的早期诊断和预防具有重要意义。对基于脉搏波到达时间(PAT)的不同血压计算模型在同一校准方法下进行对比研究,寻找更加精确的血压模型。方法选择11例受试者,其中男性8例,女性3例;年龄21.5~29.3岁,平均年龄25.3岁;身高160.6~176.3 cm,平均身高168.5 cm。要求在5 min内以一定的速度从1楼徒步到12层,使血压明显升高。采集受试者的光电容积脉搏波信号(PPG)和心电信号(ECG),同时测量的袖带压作为参考血压值。采用PAT#1(基于质量守恒方程和动量守恒方程的弹性管道模型)、PAT#2(从Moens-Korteweg方程和指数动脉弹性模型中分离所得)、PAT#3(从Moens-Korteweg方程和Bramwell-Hill方程中所提取)模型,计算3种模型的血压值。结果 3种模型中收缩压(SBP)的相关系数高于舒张压(DBP)的相关系数。其中:PAT#1模型的SBP和DBP相关系数最小(rSBP=0.833,P=0.002 4;rDBP=0.735,P=0.003 5);另外两种模型之间差异无统计学意义(P> 0.05)。PAT#1对应的3个误差统计量均最大,说明其精确度最低。对于SBP和DBP,PAT#1对应的ME与PAT#2、PAT#3相比,差异都具有显著统计学意义(SBPPAT#1 vs PAT#2:F=16.54,P <0.001;DBPPAT#1 vs PAT#2:F=12.76,P <0.001;SBPPAT#1 vs PAT#3:F=17.37,P <0.001;DBPPAT#1 vs PAT#3:F=9.31,P <0.001)。结论基于血管弹性模型的血压计算模型在连续血压监测上更加准确,误差更小。