[发明专利]血管自折叠支架结构优化设计方法及血管自折叠支架结构

说明书

本发明提供了血管自折叠支架结构优化设计方法及血管支架结构。该方法采用形状记忆聚合物作为支架材料，在材料Prony级数的基础上，应用力矩加载方式计算血管支架需要翻折的最小力矩，结合逆向工程技术完成优化支架结构的正向‑逆向设计，得到血管自折叠支架结构。该结构具有多孔洞结构，与未经优化的结构相比较，承载能力高出1.08N，具有相当的血流压力承载能力，而且血流在孔洞结构内的流速更低；在载荷相当条件下，拉伸载荷下最大应力增加4.9％。柔顺度方面测试中应力增加约3MPa，对于血管壁的应力较低，为0.3755MPa，可有效降低血管支架因扩张、稳定而对于血管本身带来的损伤，进而有效抵抗血管再狭窄的发生。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种血管自折叠支架结构优化设计方法及血管自折叠支架结构。

背景技术

血管支架的应用常常需要对材料科学进行深入研究，而对于其设计则需要充分考虑材料、结构的综合统一。其中中国专利 2015106248077公布了一种新型血管支架，该之家有切割之家与编织支架共同组成。血管支架包括支撑金筋、连接筋，支撑筋制件由连接筋相连。支撑筋为医用不锈钢切割之家，结构为波浪形支架环，其界面采用变截面结构，支撑金拐弯处截面面积最大；连接筋是由形状记忆合金构成的金属丝编织而成的自膨胀式编织支架。支撑金的截面面积大于连接筋金属丝的截面面积，是支架的主要支撑部分，自膨胀式编织支架构成的连接筋选用细金属丝进行编织，柔顺性大于切割支架，提高整体之家的柔顺行，同时也提供一定的支撑性能。在中国硕士学位论文《基于形状记忆聚合物的4D打印血管支架的力学性能研究》一文中也公开了一种面向形状记忆聚合物的血管支架设计即制造技术，这种血管支架的设计过程采用了遗传算法，在结构的装配过程中分别应用四单胞、六单胞、八单胞三种模式进行装配，最终应用聚乳酸树脂改性的形状记忆聚合物完成了支架结构的制造并且通过三点弯曲和压缩测试验证了八单胞支架结构的高可靠性，在高温环境加载条件下验证了材料的自回复性。

在第一类血管支架的结构设计与制造过程中，材料选择传统的形状记忆合金，且应用编织方式实现制造，通常经过编织之后的结构可变形性差，且需要借助球囊结构进行再扩张，而球囊的植入与取出均需要二次手术，提升了病患的痛苦；第二类支架应用了形状记忆聚合物，且验证了形状记忆聚合物的自回复特性，但是结构设计过于简单，且应用遗传算法，以及单层四单胞、六单胞、八单胞装配模式，显然随着单胞数目的增加，管径会逐渐增加，若保持管径在较小的区间内上下浮动，单个单胞的尺寸也必定会产生改变，整体结构的设计也就变得没有意义，并没有有效解决血管再狭窄的发生。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供了一种血管自折叠支架结构优化设计方法及血管自折叠支架结构。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供一种血管自折叠支架结构优化设计方法，采用形状记忆聚合物作为支架材料，在材料Prony级数的基础上，应用力矩加载方式计算血管支架需要翻折的最小力矩，结合逆向工程技术完成优化支架结构的正向-逆向设计，得到血管自折叠支架结构，该方法的具体步骤如下：

步骤S1，建立形状记忆聚合物粘弹性材料数学模型，获得Prony 级数；

步骤S2，建立血管支架的初始构型，初始构型的血管支架结构的半径，具体计算过程如下：

C_min＝πd_min≈10.242mm (式2)

l＝2×0.7mm×7＝9.8mm (式4)

Spatial Re st＝10.242mm-9.8mm＝0.442mm (式5)