血管覆膜支架作为腔内隔绝术治疗的主体,其性能水平将对临床结果产生直接影响。腔内隔绝术法治疗血管类疾病的近期临床结果较理想,但其中、远期临床结果却不尽如人意,术后远期并发症如血管覆膜支架的滑移、内漏和支架源性新破口(Stent Graft-Induced New Entry,SINE)等仍需给予密切关注。术后并发症的诱发因素是多方面的,其中血管覆膜支架本身的生物力学性能,尤其是径向顺应性和纵向柔顺性是诱导术后并发症产生的重要因素。据文献报道,刚性的锚定方式无法改善血管覆膜支架的滑移和内漏现象,从而需要与宿主血管间径向顺应性匹配的血管覆膜支架,以降低其滑移和内漏的可能。另一方面,与宿主血管径向顺应性相匹配的血管覆膜支架可降低其内部血流紊乱,减少其他血管性疾病的发生。纵向柔顺性差,即与宿主血管贴合度低也是导致血管覆膜支架滑移和内漏的原因之一。与此同时,纵向柔顺性差也是导致支架源性新破口产生的重要原因。综合以上方面可知,血管覆膜支架的径向顺应性和纵向柔顺性是影响腔内隔绝术治疗效果的两个重要生物力学性能。目前,关于血管覆膜支架径向顺应性和纵向柔顺性的研究十分有限。临床使用的血管覆膜支架结构各异,影响径向顺应性和纵向柔顺性的材料和结构性因素尚不明确。针对以上问题,本论文设计并制备了一系列具有不同材料类型和结构设计的血管覆膜支架原型,对其径向顺应性和纵向柔顺性进行了动态精细化的实验研究。同时,深入探讨了血管覆膜支架的材料和结构分别与径向顺应性和纵向柔顺性间的构效关系。首先,通过文献阅读和前期探索已知管状织物的纬纱性能对其径向顺应性影响最大。为了探究织物覆膜的结构和性能对血管覆膜支架的性能的影响,选取弹性性能呈梯度变化的涤纶(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、氨纶(PU)分别作为织物覆膜的纬纱,选取平纹和3上1下斜纹组织,利用机织技术一次成型了一系列管壁均匀,同时纬纱材料和织物组织结构具有差异的无缝管状织物覆膜。织物覆膜经热定型后,PET纬纱的无缝管状织物覆膜的径向顺应性皆有所降低,采用不同纬纱的织物覆膜径向顺应性大小关系如下:PU纬纱的织物覆膜>PTT纬纱的织物覆膜>PET纬纱的织物覆膜。本文设计并制备了一系列结构差异化的金属支架,所研究的结构参数包括支架尖端角度(30°、45°和55°)、支架间距离(5 mm、15 mm和20 mm)、金属支架构型(Z型和M型)以及金属支架尖端的相对位置关系。为了探索覆膜性能对血管覆膜支架性能的影响,故采用了两款性能差异最大的覆膜(氨纶薄壁管和PET纬纱的织物覆膜)与同一金属支架复合(分别命名为Nitinol-PU和Nitinol-PET),测试其复合后的血管覆膜支架的性能。氨纶薄壁内衬管在测试压力段下的直径差是PET管状覆膜的至少15倍,径向顺应性亦远大于PET管状覆膜。Nitinol-PU支架段的径向顺应性显著低于覆膜段,径向顺应性沿轴向分布不均匀,但整体数值水平较高;而Nitinol-PET支架段的径向顺应性与覆膜段没有差异,径向顺应性沿轴向分布均匀,但整体数值水平较低。因此,血管覆膜支架径向顺应性整体高低水平与轴向分布的均匀性需要两相权衡。将本文所设计和制备的结构差异化的金属支架与顺应性两极化的覆膜分别进行复合,并对血管覆膜支架上的多个代表测试点进行径向顺应性的评价,从而表征金属支架结构对血管覆膜支架径向顺应性的影响。研究结果表明,金属支架尖端角度的增大,使支架段下缘织物中点(FM点)的径向顺应性略微增大,对覆膜段则没有影响。通过增大支架间距离的方式可以增大覆膜段的径向顺应性,但是覆膜段长度不可无限增大,且覆膜段的径向顺应性最大可增大至覆膜本身的径向顺应性水平。金属支架尖端的相对位置对其覆膜段的径向顺应性没有影响。从径向顺应性沿周向分布均匀性的角度考虑,M型构型的金属支架的径向顺应性,周向各测试点的数值大小均匀一致,优于与其相应的Z型金属支架。通过将自行设计制备的材料、结构各异的织物覆膜与自制的金属支架两两复合后发现,径向顺应性大小关系:PU纬纱的血管覆膜支架>PTT纬纱的血管覆膜支架>PET纬纱的血管覆膜支架。更为充分和系统地验证了织物覆膜的径向顺应性特性对血管覆膜支架的径向顺应性整体水平及分布有显著影响。由于自织的织物覆膜径向顺应性整体低于氨纶薄壁管,故血管覆膜支架上部分测试点间径向顺应性差异不显著。PET纬纱织物覆膜的织物组织类型、纬纱细度和结构对血管覆膜支架的径向顺应性无影响。进一步地,针对血管覆膜支架动态疲劳后径向顺应性研究的空白,对负载动态疲劳的血管覆膜支架的径向顺应性及其它结构性能演变进行了评价。在4个动态疲劳时间点分别对20组自制血管覆膜支架原型的壁厚、经纬密和管径进行测试。结果表明,随着动态疲劳测试时间的推移,血管覆膜支架覆膜的壁厚、经纬密整体呈现降低趋势,而管径与之相反呈现增大的趋势。负载一定时间的动态疲劳后,血管覆膜支架的径向顺应性较动态疲劳前有所降低。不同纬纱材料的血管覆膜支架间径向顺应性的相对大小关系不变,同一试样上各测试点间的径向顺应性相对大小关系亦不变。织物覆膜的织物组织类型对血管覆膜支架径向顺应性的演变影响特性,与纬纱材料种类有关。为了探究血管覆膜支架的纵向柔顺性,结合SINE发生的临床情况,我们对目前临床常用的5款商用胸主动脉腔内修复(Thoracic Endovascular Aortic Repair,TEVAR)血管覆膜支架(C-TAG、TAG、Valiant、Hercules和Zenith TX2 2PT)的弹性回直力和弯曲力进行了测试评价,从而间接反映现有商用TEVAR血管覆膜支架的纵向柔顺性。本论文所采用的弹性回直力和弯曲力测试装置是自主开发、设计和搭建的,实现了弹性回直力和弯曲力的连续化和多角度测试(国家发明专利公开号:CN107271295A),保证了测试过程的稳定性。由于5款血管覆膜支架的结构、规格和覆膜材料均有所差异,所以其弹性回直力和弯曲力结果亦各不相同。所有血管覆膜支架试样的弹性回直力和弯曲力均随弯曲角度的增大而增大。同一血管覆膜支架,长力臂时的弹性回直力和弯曲力均低于短力臂时的力值。临床多数为短力臂使用的情况,从而印证了血管覆膜支架的弹性回直力对近端SINE起主要作用的推测。并定义了弹性回直力出现时的临界角度(Critical Curving Angle,CCA),用于预测血管覆膜支架植入后发生SINE的可能性大小。在长力臂时,C-TAG由于其具有可伸缩式的结构设计,使其CCA是Valiant,Hercules和Zenith TX2 2PT的1.62倍及以上,降低了临床使用后发生SINE的可能性。从而CCA可以作为临床支架选择的重要参数。最后,对金属支架结构各异的3组血管覆膜支架原型分别进行了弹性回直力和弯曲力的研究。金属支架是决定血管覆膜支架弹性回直力和弯曲力水平的最重要因素。所研究的结构参数包括:支架间距离、支架尖端角度和金属支架构型(Z型和M型)。增大支架间距离、支架尖端角度和Z型构型的金属支架结构均有利于提高血管覆膜支架的纵向柔顺性。综上所述,本文设计并制备了一系列径向顺应性具有梯度差异的织物覆膜,以及结构差异化的金属支架,并将其两两复合而成血管覆膜支架。系统地分析了覆膜的结构和性能对血管覆膜支架的径向顺应性的影响;金属支架的结构对血管覆膜支架的径向顺应性的影响;负载动态疲劳后,血管覆膜支架径向顺应性的演变规律;自主设计并开发了弹性回直力和弯曲力动态测试装置,大幅度地提高了测试的稳定性、连续性和准确性;探索了商用血管覆膜支架的弹性回直力和弯曲力水平,以及血管覆膜支架结构与其纵向柔顺性的相关关系。为进一步研发综合性能优良的血管覆膜支架提供了基础。