《新型抗栓塞小口徑人造血管的生物力學模型及基礎設計》是依託大連理工大學,由張治國擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型抗栓塞小口徑人造血管的生物力學模型及基礎設計
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張治國
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前，大中口徑人造血管的研製已取得了令人滿意的臨床效果，但小口徑人造血管卻一直不盡人意。自體血管由於其來源，大小和長度等原因，在臨床上的套用亦受到一定的限制。因此，小口徑人造血管的研製就顯得非常重要。本課題擬建立一種新型抗栓塞小口徑人造血管的生物力學模型，並對其展開人造血管的基礎設計研究。該新型小口徑人造血管內置由鈷鉻合金製成的旋流引導器，表面覆蓋攜有抗組織增生藥物（雷帕黴素）的可降解聚合物。研究內容包括：（1）血液與血管及旋流引導器之間的流固耦合分析；（2）旋流引導器藥物釋放的多組分傳輸分析；（3）旋流引導器及藥物釋放速度的最佳化。通過以上研究以期為以下臨床難題的解決提供一定的理論及實踐指導：(1)小口徑人造血管的急性栓塞問題；(2)搭橋手術後血管內膜增生引起的再狹窄問題。同時本課題嘗試將一種全新的CFD多目標最佳化方法引入到心血管介入器械的最佳化中來，為今後該類器械的研究設計提供一定的借鑑。
結題摘要
目前，大、中口徑人造血管已取得了令人滿意的臨床效果，但小口徑人造血管卻一直不盡人意。自體血管由於其來源，大小和長度等原因，在臨床上的套用亦受到一定的限制。因此，小口徑人造血管的研製就顯得非常重要。本項目首先對傳統的小口徑人造血管進行了血流動力學分析，發現造成其遠期通暢率低的根本原因是不良的壁面血流動力學環境，包括較低的壁面剪下應力以及血液流速都比較容易造成血小板和纖維蛋白的早期沉積，進而在此基礎上形成厚達1mm以上的假膜。為了改善傳統小口徑人造血管的壁面血流動力學環境，本項目在傳統小口徑人造血管的基礎上，內置了一個旋流引導器，期望通過引入旋動流能夠改變血管內局部的流場形態，特別是近壁面處的血流動力學環境。課題組隨後對該新型小口徑人造血管展開了生物力學建模以及相關的血流動力學分析。研究結果顯示：旋流引導器的植入的確能夠使新型小口徑人造血管內的血流產生旋動。與傳統小口徑旁路搭橋血管相比，距離引導器遠端的旋動流顯著地改變了當地的流場型態以及速度分布，主要表現為近壁面處的血液流速及壁面剪下率均得到了顯著地增強，這將有利於抑制急性栓塞的形成及遠期的內膜增生，進而有可能會改善小口徑旁路搭橋血管在臨床上的遠期通暢率。 在明確了（與傳統小口徑人造血管相比）新型小口徑人造血管確能顯著地改善局部，特別是近壁面處的血流動力學環境之後，本項目從材料以及藥物塗層方面對植入的旋流引導器進行了最佳化設計，新型的旋流引導器由鈷鉻合金製成且表面覆蓋了攜有抗組織增生藥物（雷帕黴素）的可降解聚合物。通過最佳化，旋流引導器將具有更好的柔順性，更好的顯影性以及核磁相容性。 最後，課題組對該新型小口徑人造血管的幾何參數進行了基於血流動力學的多目標最佳化設計，即在保證生理血流量一定的條件下，使進入人造血管內的血流產生最強的旋動，最佳的藥物釋放以及最高的壁面剪下應力，但一切均以不造成血管的內皮損傷為限。結果顯示：在保持入口血液流速以及旋流引導器長度不變的條件下，平均壁面剪下率隨螺旋支架的個數大致呈拋物線型分布，同時旋動指數與螺旋支架的數目大致上呈線性正相關性。本項目擬通過此舉為最終的產品設計提供參考及理論指導。
