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支架置入技术是通过支架的机械性支撑使发生管腔狭窄病变的血管恢复畅通,已成为治疗动脉狭窄有效的方式。然而,支架内再狭窄仍然是富有挑战性的问题。不同种类的支架对血管造成损伤的程度不同,从而对术后支架内再狭窄率的影响存在较大差异。因而,血管内支架的结构设计对其介入治疗效果有直接影响。为了解支架连接筋的结构对治疗效果的影响及其与支架内再狭窄的联系,以期为支架选择、支架设计和手术规划等提供科学依据,本研究对3种具有不同连接筋的支架治疗椎动脉狭窄进行了支架-血管斑块-血液三者边界耦合的固体力学和血流动力学数值模拟。 采用Pro/E构建了基于解剖生理参数的带分支狭窄椎动脉理想化模型和3种不同连接筋结构的支架,支架的连接筋分别为L型、V型和S型。在相同的边界条件下,采用ABAQUS实现3种支架在相同的椎动脉模型中展开的固体力学数值模拟计算。分别提取支架和血管发生形变后的结果网格,利用此网格获得支架和血管形变后的表面模型并进行波尔运算,在ICEM中对其进行网格划分后获得流体有限元模型。最后,在生理脉动流条件下,采用ANSYS-CFX实现血流动力学的数值模拟。 对比3种支架治疗椎动脉狭窄的数值结果可见:1)相比L-支架和V-支架,S-支架的柔顺性最好,且S-支架上的应力及其造成血管上的应力均较小;2)支架连接筋的结构对血管的抻直影响较小,但血管的抻直情况与支架的柔顺性却密切相关;3)3种不同连接筋的支架中,S-支架的轴向短缩最小;4)与V-支架和S-支架相比,L-支架造成的低血管壁面切应力和低振荡剪切指数的分布面积均较少,且血流停滞区较少,近壁面血液流动情况较好。 通过对数值结果的对比分析,可以得出如下结论:1)相比L-支架和V-支架,S-支架具有较好的力学性能,降低了斑块被剥落和支架内再狭窄发生的可能性;2)3种支架中,L-支架引起较少的血流停滞区,近壁面血液流动情况较好,同样也能够降低支架内再狭窄的可能性。从固体力学角度看,S型连接筋具有较好的治疗效果;从血流动力学角度看,L型连接筋具有较好的治疗效果。考虑到支架筋的台阶效果只在支架置入血管的初期起作用,2~3周后支架将会被内皮细胞覆盖;而支架的长期机械性支撑力将会由于支架的存在而一直存在,因此相比L-支架和V-支架而言,S-支架具有较好的治疗效果,可降低支架内再狭窄发生的可能性。