【摘要】：顱內血管的生理特征,要求支架具有極高的壓握性與柔順性。通過結構優(yōu)化的方法提高支架的植入性和柔順性,是球囊擴張式支架優(yōu)化設計工作所面臨的挑戰(zhàn)。本文主要通過數值模擬方法研究顱內血管支架擴張、壓握、彎曲、植入等變形的仿真模型,并在此基礎上開展柔順性和壓握性的優(yōu)化工作。具體包括:①對7種支架擴張模擬方法進行對比研究,分析并提出了各種擴張方法的優(yōu)、缺點。②以簡支梁和懸臂梁的彎曲變形為力學模型,建立了四種支架彎曲的數值仿真模型,并進行對比研究。結果表明,四種模型的計算結果一致;位移載荷法優(yōu)于彎矩載荷法。通過耦合方式,建立了集支架壓握變形、擴張變形和彎曲變形為一體的仿真模型,仿真結果表明:壓握和擴張變形增加支架剛度。最后研究了連接筋的結構、連接筋的數量、連接筋的布置方式對支架柔順性的影響機理;提出的優(yōu)化方案,可有效提高支架的柔順性以及不同方向上柔順性的一致性。③建立壓握模型,對支架進行壓握與回彈仿真,分析了支撐環(huán)結構與連接筋結構對支架壓握性能的影響機理;提出了支撐環(huán)結構的優(yōu)化方案,其壓握性能得以顯著提升。④建立集支架壓握變形、植入過程、擴張變形和回彈變形于一體的支架植入仿真模型,系統(tǒng)的模擬支架的植入變形。該模型可評價支架的植入性能、貼壁性能以及支架對血管的拉直效應。激光切割作為支架制備的主要方法,是一個多輸入、多輸出問題,工藝參數對切割質量的影響機理復雜。調整工藝參數、優(yōu)化切割質量是一項復雜的工作。本文通過光纖激光切割實驗,開展了鎳鈦合金(Nickel titanium,NiTi)支架和鈷鉻合金(Cobalt chromium,CoCr)支架的切割工藝研究;并通過研究切割表面形貌與切割質量的耦合關系,探索了支架切割質量的快速優(yōu)化方法。具體包括:①在濕切環(huán)境下,采用氬氣作為輔助氣體進行NiTi合金切割實驗,對獲得的混合形貌的形成原因進行機理分析,總結了切割表面形貌與切割質量的耦合關系。在此基礎上研究工藝參數對切割質量的影響,并提出NiTi合金支架激光切割質量的快速優(yōu)化方法。②分別采用氬氣和氧氣兩種輔助氣體進行CoCr合金切割實驗,并從試樣的切割表面形貌、切割表面化學成分和切縫形狀三個方面研究輔助氣體類型對切割質量的影響。對氧氣切割試樣表面的三種形貌的形成原因進行機理分析,歸納了表面形貌與切割質量的耦合關系。在此基礎上研究氧氣作為輔助氣體時,工藝參數對切割質量的影響,并提出了 CoCr合金支架激光切割質量的快速優(yōu)化方法。本文的研究工作,為支架的擴張、壓握、彎曲、植入等變形提供了有效的數值模擬仿真模型;并通過結構優(yōu)化設計,提高了支架的壓握性和柔順性。本文還研究獲得了 NiTi合金支架、CoCr合金支架的激光切割質量與表面形貌的耦合關系;所提出的激光工藝參數優(yōu)化方法,可快速優(yōu)化血管支架的切割質量。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R318.08
【圖文】：

導管與支架的柔順性、壓縮率得到提高，采用支架置入術治療腦血管疾病的病逡逑例逐漸增多，顱內支架引起越來越多的重視ｌｈ２１。逡逑顱內血管的解剖結構（如圖１．１所示）不同于外周血管和心臟冠脈血管，對支架性逡逑能的要求亦不相同，主要體現在如下幾個方面＋５１：①顱內血管中膜平滑肌層和外膜較逡逑薄，血管常位于蛛網膜下腔內為腦脊液所環(huán)繞，血管脆性大，支架輸送和置放時易發(fā)生逡逑破裂。這一結構要求顱內支架柔順性優(yōu)于外周血管支架和冠脈血管支架。②顱內血管逡逑相對外周血管彎曲度大，特別是頸內動脈顱內段存在多個生理彎曲，是顱內血管內支架逡逑治療術的自然屏障。在彎曲段置放支架，血管拉直效應、支架貼壁不良發(fā)生的可能性大，逡逑易誘發(fā)血栓栓塞事件和支架內再狹窄。這一結構要求顱內支架具有更高的柔性和順應性。逡逑③顱內血管直徑相對細小，支架植入意味著管腔面積的丟失。這一特點要求支架順應逡逑血管解剖結構，從而最小化支架植入所導致的人為管腔面積的丟失，即要求支架具有良逡逑好的順應性。逡逑ｍ逡逑ａ）顱底的內面觀（顯現前循環(huán)和后循環(huán)基部的動脈分支）逡逑１逡逑

邐盧頁內血管支架生物力學性能數值模擬及激光加工工藝研究逡逑圖１．２微創(chuàng)公司的Ａｐｏｌｌｏ盧頁內支架逡逑圖１．３邋ＢＯＳＴＯＮ公司白勺Ｗｉｎｇｓｐａｎ顱內支架逡逑另外，還有用于治療顱內動脈瘤的專用支架，如ＥＶ３公司的Ｓｏｌｉｔａｉｒｅ邋ＡＢ顱內動脈逡逑瘤支架［２４１和ＢＯＳＴＯＮ公司Ｎｅｕｒｏｆｏｒｍ支架１２５１，如圖１．４、圖１．５所示。逡逑圖１．４邋ＥＶ３公司的Ｓｏｌｉｔａｉｒｅ邋ＡＢ顱內動脈瘤支架逡逑．逡逑圖ｌ．ｆ邋ＢＯＳＴＯＮ公司Ｎｅｕｒｏｆｏｎｎ支架配合閉薄器Ｍ治行項內動脈瘤逡逑２００５年，Ｈｅｎｋｅｓ等Ｉ２６１用Ｗｉｎｇｓｐａｎ支架治療癥狀性顱內動脈r�，S蔚昧己瞇Ч�。辶x希祝椋睿紓螅穡幔鈧Ъ芫哂瀉玫娜崴承裕τ霉惴�。俗V悖祝椋睿紓螅穡幔鈧Ъ芮岸送ü謂銑ぃ粲緬義嫌誒牖錐黿轄膔瞬課�，支架膸r遠ㄎ弧６雜謖庋牟±�，諝W熱瞬捎們蚰義義希靛義

本文編號：2794873