血管支架表面织构设计及其力学性能分析

血管支架表面织构设计及其力学性能分析随着社会的进步和生活水平的不断提高,心血管疾病的发病率和死亡率均居各类疾病死因的首位,心血管疾病给人们带来的危害不容忽视。血管支架介入治疗是临床治疗动脉狭窄的主要方法。

血管支架材料一般以医用金属材料为主,金属支架置入血管后,血液大分子成分易粘附在支架材料表面从而诱发新的血栓形成,造成支架内再狭窄的问题,其后果同样不容忽视。在血管支架表面进行设计并加工表面织构,既能够改善支架近内壁面的血流特性,也能够提高材料表面的疏水性能,从而提高材料表面抗粘附作用,降低支架内再狭窄率,但具有表面织构的血管支架力学性能如何,本文展开了系统地分析与研究。

依据表面织构具有改变材料表面润湿性和血液流动特性等特点,在血管支架表面创新设计了不同的表面织构,如圆形凹坑、方形凹坑和正六边形凹坑等形状,采用Pro/E 5.0建立了其有限元力学模型,通过计算和分析获得了表面织构参数对润湿性的影响规律。利用有限元软件ANSYS 14.5和ANSYS Workbench对无表面织构和有不同表面织构的血管支架的力学性能进行了有限元分析,对比分析了无表面织构和有不同参数表面织构的血管支架的力学性能,获得了综合力学性能较好的表面织构血管支架。

本文的研究工作和结果如下：(1)对于Wenzel模型,通过理论计算推导得出了在深径比相同时,三种典型形状凹坑表面织构的面积率越大,对于材料表面的疏水性有促进作用。对于Cassie模型,润湿性与不同形状的表面织构的深径比无关,表面织构的面积率增大,疏水表面则更疏水。

(2)有限元分析结果表明,在相同加载且弯曲变形在弹性变形的范围内时,具

有圆形凹坑、方形凹坑及正六边形凹坑的表面织构的血管支架的柔顺性比无表面织构的血管支架的柔顺性都要好,面积率为16.4%的正六边形凹坑表面织构的血

管支架在所研究的血管支架柔顺性计算结果中所产生的变形位移较大,即柔顺性较好。(3)对比分析了无表面织构的血管支架的扩张变形性能,有织构的YX-Ⅰ型、FX-Ⅱ型、FX-Ⅲ型血管支架的径向反弹率,轴向伸缩率和残余应力均要小于无表面织构的血管支架,也就是说有织构的YX-Ⅰ型、FX-Ⅱ型、FX-Ⅲ型血管支架比

无表面织构的血管支架的扩张变形性能要好。

此外,还综合分析了有和无表面织构的血管支架的柔顺性和扩张变形性能,

结果表明,面积率为 4.74%的方形凹坑阵列的表面织构的血管支架力学性能较好。本文的研究结果为研制具有高抗凝功能和良好的力学性能血管支架提供了技术

参考。