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肺动脉栓塞现已成为仅次于冠状动脉与脑血管疾病后的第三大心血管疾病,引发肺动脉栓塞的血栓70%以上来源于深静脉。腔静脉滤器植入术作为一种主要的介入治疗手段,可有效过滤捕捉形成于深静脉的游离血栓,起到预防肺动脉栓塞的作用。为全面分析本研究设计的新型可回收型腔静脉滤器的体内外力学性能,选取Denali和Aegisy两种可回收型滤器,对比研究3种腔静脉滤器的体内外力学性能和血栓捕捉效果。运用计算流体力学的方法和有限元分析软件对滤器压入输送鞘内、弹开释放到血管内,以及释放到血管后这一系列过程进行数值模拟,分析该过程中在不同的血栓直径和浓度含量下,滤器和血管壁的固体力学特性、血液和血栓的血流动力学特性以及滤器的血栓捕捉效果,并实施体外实验测试对比3种滤器的血栓捕捉效果。研究结果如下:(1)滤器壁面的等效应力和真实应变峰值随滤器压握量的增加而增大,3种滤器最大的真实应变峰值均小于8%,可释放弹开并与血管接触;3种滤器静安全系数均大于1,植入后安全可靠,表面不会产生裂纹或发生断裂;滤器弹开后血管壁上的等效应力和应变沿血流方向减小,Aegisy滤器对应血管壁上的等效应力及应变峰值最大,对血管壁的冲击最大;3种滤器在血栓和血液流体作用下的总位移量均未超过80μm,Aegisy滤器的总位移量最小,新型滤器次之,Denali滤器最大。(2)滤器植入血管后,会增大血流的出口速度,加大流域段的出入口压差,Denali滤器对血流的干扰最小,新型滤器其次,Aegisy滤器最大。同时,对于易形成血栓的低壁面剪应力区域,该区域新型滤器的面积占比明显小于另外两种滤器的面积占比,植入后可降低血管内血栓形成的风险。(3)结合数值模拟和体外实验的结果来看,3种腔静脉滤器对10mm和15mm直径的血栓都有良好的捕捉效果,对于直径为5mm的血栓,Aegisy滤器和新型滤器的捕捉效果优于Denali滤器。研究结果表明,新型滤器结构可靠,对血管壁的冲击力比Aegisy滤器小,植入血管后的总位移量比Denali滤器小。新型滤器对5mm小直径血栓有较高捕捉率,且植入后低壁面剪应力区域面积占比最小,可降低血管内血栓形成的风险,比Denali和Aegisy滤器具有一定的优势。本研究建立了比较完整的模拟分析和实验系统,对新型腔静脉滤器的研发及评价滤器的捕捉血栓效果具有一定的理论意义和参考价值。