顱內動脈瘤新型裸支架的血流動力學研究

《顱內動脈瘤新型裸支架的血流動力學研究》是依託北京工業大學，由喬愛科擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：顱內動脈瘤新型裸支架的血流動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：喬愛科
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

傳統的覆膜支架或彈簧圈對於治療複雜的顱內動脈瘤存在一定的局限性。申請人提出了一種新型結構的裸支架以便將其套用於治療複雜的顱內動脈瘤。不同於傳統支架網絲的圓截面或者矩形截面，這種新型裸支架採用特殊形狀的網絲截面。血液穿過這種新型裸支架網絲時流進和流出動脈瘤腔的流動阻力不同- - 流入瘤腔的阻力大而流出瘤腔的阻力小，這樣就使得血液流出容易流入難，可以減少流入瘤腔的血液流量，從而達到治療的目的。本項目利用流固耦合數值模擬、離體模型實驗和動物模型實驗的方法，對傳統和新型裸支架治療顱內動脈瘤的血流動力學進行對比研究，以便弄清楚不同支架結構的流動阻力及其對顱內動脈瘤血流動力學的影響，並檢驗其治療的有效性。流固耦合數值模擬計算支架流阻大小和瘤腔內的血流動力學；離體模型實驗觀測支架植入前後瘤腔內的流場差異；動物模型實驗檢驗新型裸支架治療顱內動脈瘤的血流動力學有效性，為支架結構設計和臨床套用提供科學的依據。

結題摘要

傳統的支架或彈簧圈對於治療複雜的顱內動脈瘤存在一定的局限性。申請人提出了一種新型結構的裸支架以便將其套用於治療複雜的顱內動脈瘤。不同於傳統支架網絲的圓截面或者矩形截面，這種新型裸支架採用半圓形、三角形、梯形等截面形狀的新型支架絲設計。血液穿過這種新型裸支架網絲時，流進和流出動脈瘤腔的流動阻力不同——流入瘤腔的阻力大而流出瘤腔的阻力小。這樣就使得血液流出容易流入難，可以減少流入瘤腔的血液流量，從而達到治療的目的。對串聯囊狀動脈瘤、梭形動脈瘤、寬頸動脈瘤、窄頸動脈瘤等病變，分別構建了理想化模型和基於醫學圖像的個性化模型；在定常流和非定常流條件下利用數值模擬方法分別進行了CFD和流固耦合計算研究，對比分析了傳統支架和新型支架的血流動力學差異。套用梁的理論對不同結構支架的彎曲和扭轉能力進行了有限元分析。研究發現，不同結構的支架在固體力學和流體力學方面各有優缺點，在臨床介入治療過程中權衡選擇適合的支架是必須考慮的重要問題。完成了多個離體模型實驗。實驗中載瘤母血管的形狀不同，包括直管動脈和彎曲管動脈。實驗中動脈瘤的形狀也不同，包括動脈瘤位於彎曲血管內測和外側。對實驗數據處理後，與數值模擬結果進行了對照，較好地驗證了數值模擬結果。另外，還將個性化模型的計算結果與動物實驗結果進行了對比，二者定性地吻合較好。利用人工神經網路算法對新型支架的梯形截面尺寸進行了最佳化設計。隨著支架孔隙率的減小，新型截面支架的雙向流阻差異越大，對改變動脈瘤腔內流動的優勢越明顯。新型支架由於血液流過方向的不同而產生了不同的流動阻力，這在支架介入治療初期可以促進動脈瘤腔內血液的流出，對瘤腔內血栓的早期形成具有積極意義。總體來看，本項目的研究工作取得了較好的成果。