两种覆膜支架的生物力学对比分析

Biomechanical comparison for two types of nitinol stent-grafts

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摘要目的应用数值模拟方法研究两种直管型覆膜支架在植入过程中自膨胀释放、平衡状态、支架弯曲3种工况下的生物力学特性,并对比支架结构变化对其各生物力学指标的影响.方法建立两款环状覆膜支架(支架Ⅰ、Ⅱ,其中支架Ⅱ各独立支架单元间添加连杆加固)和目标血管的有限元模型.使用输送鞘将支架输送到目标血管中,释放输送鞘使支架自膨胀释放,并建立血管和覆膜支架的接触关系;释放完全后,在支架内表面施加6.65 ～ 19.95 kPa(50 ～ 150 mmHg)动脉压;在支架两端施加角位移以使其弯曲变形.最后分析变形血管的等效应力峰值,覆膜支架在各工况下的最大主应变峰值、等效应力峰值及形态的变化.结果在自膨胀释放过程中,支架Ⅰ、Ⅱ造成血管壁应力集中的峰值分别为0.349、0.371MPa;平衡状态中,支架Ⅰ、Ⅱ平均应变分别为0.086％、0.053％,振荡应变分别为0.049％、0.027％,覆膜应力峰值分别为2.098、2.430 MPa;支架弯曲变形时,支架Ⅰ、Ⅱ最大主应变峰值分别为0.069％、0.101％,覆膜变化形态上支架Ⅰ褶皱更为严重.结论两种覆膜支架在各状态下应力应变都满足相应材料屈服极限;支架Ⅱ由于单元间存在连杆而使其在释放过程中具有更大的径向支撑力,动脉压作用下具有较低应变水平,支架弯曲变形时也能具备更好的贴壁性.研究结果可以为覆膜支架的结构设计以及覆膜材料选择提供一种分析方法,并给临床覆膜支架介入手术操作提供直观、准确的技术指导.