多级载荷耦合下的镍钛合金血管支架疲劳强度和寿命预测

为探究镍钛合金血管支架植入下肢动脉后产生断裂失效的原因,对Absolute Pro下肢动脉支架在多级载荷耦合作用下的疲劳性能进行研究。利用有限元方法对镍钛合金支架在一级(生理脉动、轴向拉伸、压缩、弯曲、扭转)、二级(拉-弯、拉-扭、压-弯、压-扭、弯-扭)和三级(拉-弯-扭、压-弯-扭)载荷下分别进行数值模拟,基于应变法评价支架的疲劳强度,采用名义应力法和断裂力学进行疲劳寿命预测。经疲劳性能分析发现,一级载荷和部分多级载荷下的支架疲劳强度均满足10年疲劳寿命的要求,其中二级载荷的拉-弯和三级载荷的拉-弯-扭下最大交变应变大于疲劳极限,易产生应力集中导致疲劳失效;寿命云图和安全系数显示,在一级载荷下,压缩载荷对支架寿命的影响最大,脉动载荷最小,在二级载荷下,拉-弯载荷影响最大,弯-扭载荷影响最小,在三级载荷下拉-弯-扭对支架寿命的影响大于压-弯-扭;基于断裂力学寿命预测发现,初始裂纹的大小对支架的寿命有显著的影响。该研究结果揭示了多级载荷对支架疲劳强度和寿命的影响,为支架的临床断裂失效机理提供理论参考。

两种工况下8种腔静脉滤器疲劳强度的对比研究

为探索腔静脉滤器疲劳失效的原因,有必要研究滤器受到周期循环变载荷作用下的疲劳强度。应用SolidWorks软件建立8种腔静脉滤器的模型,应用有限元软件ABAQUS模拟分析8种滤器在周向脉动循环载荷和径向压缩循环载荷下的疲劳强度,并实验验证其中1种滤器的安全性。在周向疲劳分析中,8种滤器所有单元的交变应变点均处于疲劳极限曲线下方,且安全系数均大于1,满足疲劳寿命要求;在径向疲劳分析中,新型滤器和TrapEase滤器的部分单元的交变应变点位于疲劳极限曲线的上方,且安全系数均小于1,其余6种滤器均满足疲劳寿命要求。可回收滤器不一定满足10年的疲劳寿命要求,可作为临时滤器使用。通过14 d、21 d和28 d的动物实验,对3头小香猪置入Aegisy滤器,综合评价了滤器的安全性,该结果为腔静脉滤器的设计研发和临床应用提供良好的参考依据。

一种新型可回收腔静脉滤器血流动力学分析

腔静脉滤器是为防止下肢及盆腔的血栓脱落上行导致肺栓塞而设计的一种过滤性装置。本研究设计了一款新型腔静脉滤器,为评价其在植入后的血流动力学性能和血栓捕捉效果,利用计算流体力学的方法与已上市的两种滤器德纳里(Denali)和护盾(Aegisy)进行血流动力学数值模拟比较,并实施体外实验测试对比血栓捕捉效果。本文的研究主要运用计算流体力学软件,分析血栓直径分别为5、10、15 mm,血栓浓度含量分别为10%、20%、30%的情况下,流域段的出口流速、出入口压差、滤器壁面上的壁面剪应力、高低壁面剪应力区域面积占比以及滤器的血栓捕捉效果,同时还通过体外实验数据对比评价了以上3种滤器的血栓捕捉效果。研究结果显示,Denali滤器植入后对血流的干扰最小,但对5 mm小直径血栓的捕捉效果最差;Aegisy滤器对不同直径和浓度含量的血栓捕捉效果最优,但低壁面剪应力区域面积占比最大;本研究设计的新型滤器对小直径血栓有较好的捕捉效果,且该滤器上易导致血栓形成的低壁面剪应力区域面积占比最小;Denali和Aegisy滤器的低壁面剪应力区域面积占比相对较大,形成血栓的风险较高。基于以上结果,期望本文设计的新型腔静脉滤器能为新型滤器的设计和临床选择提供参考依据。

国产新型髂静脉支架的性能测试及动物实验研究

目的 检测国产新型髂静脉支架的性能.方法 12只实验猪建立髂静脉狭窄模型,分别同侧植入新型髂静脉支架及对照支架,于术后即刻、30 d、60 d及90 d行髂静脉造影,观察支架展开情况,有无移位,支架通畅,有无血栓形成等;计算支架管腔丢失值及管腔丢失率,结合支架径向支撑力测试及有限元分析,评价新型髂静脉支架的性能.结果 通过支架径向支撑力测量及有限元分析,实验组支架的径向支撑性能优于对照组支架.动物实验中两组支架植入时均一次释放,各时间点造影检查未发现支架明显移位,支架通畅率100％;除对照组1例出现支架内少量陈旧性血栓外,其余支架均未发现;支架管腔直径两组术后均有不同程度的减小,但各检查时间点支架管腔丢失率比较差异无统计学意义（P〉0.05）.结论 国产新型髂静脉支架的径向支撑性能优良,前端＂花冠＂设计提高支架定位及释放的准确性,是一种较为理想的髂静脉支架.

不同释放尺度下新型镍钛合金髂静脉支架力学性能和动物实验研究

国内外学者对镍钛合金血管支架的力学性能进行了多方面的研究,关于不同释放尺度下的髂静脉支架力学性能的研究尚未见报道。利用有限元法,对自主研发的三款镍钛合金髂静脉支架力学性能进行研究,揭示支架直径(12、14、16 mm)与不同释放尺度(80%、90%)对其强度、疲劳寿命和静脉壁生物力学性能影响的规律。研究结果显示,不同直径的支架随着释放尺度的增加,支架弹性应变、血管壁等效应力和疲劳强度的安全系数均有减小的趋势,危险截面发生在支架连接杆圆弧处。通过30天、60天和90天的动物实验,对12头猪的髂静脉建立狭窄的血管模型,植入研发的髂静脉支架,综合评价支架的安全性和有效性,同时验证了三款支架的力学性能,为后续产品的型式检验及临床试验提供了重要的参考依据。

新型腔静脉滤器过滤柱结构参数对其力学性能的影响

利用有限元分析法针对一款新型腔静脉滤器的植入过程进行显示动态分析,揭示滤器过滤柱角度、长度、宽度和厚度对其力学性能和血管内壁面的影响规律。结果显示,滤器高应力及高应变区域主要集中在过滤柱和过滤丝连接处,随着过滤柱角度的增加,滤器壁面最大等效应力和最大弹性应变减小,血管壁面最大等效应力增大;随着过滤柱长度的增大,滤器壁面最大等效应力和应变峰值也增大,血管壁最大等效应力反而减小;随着过滤柱宽度和厚度的增大,其滤器壁面最大等效应力、最大弹性应变以及血管壁最大等效应力均呈上升趋势。所有滤器模型的静安全系数均大于1,植入血管后结构安全可靠。通过本文研究结果,期待可为新型腔静脉滤器结构优化及变形机制的研究提供相应的理论依据。