基于形状记忆功能的纺织基分支人造血管

累及重要分支动脉的胸腹主动脉扩张性疾病是腔内隔绝术治疗的难点，患者通常须行开放性手术或杂交手术。在腔内隔绝术中，如何解决重要分支动脉的血供问题并降低手术操作难度是血管外科医生和相关学者必须面对的课题。本项目拟制备便于释放的具有形状记忆功能的主动脉分支人造血管，协同主动脉覆膜支架植入体内，利用分支动脉被封堵后与主动脉之间存在明显的血压差及其形状记忆功能自动释放并突入分支动脉，降低外科手术的难度，从而提高手术成功率。本研究利用多维针织微成型技术，制备具有密度梯度结构的网格织物；并作为分支人造血管的芯层支架与ePTFE膜复合制备具有三层结构形状记忆功能的分支人造血管；通过血液动力学模拟优化分支人造血管的外形尺寸，同时研究分支人造血管的结构与"形状记忆"功能的关系，探讨其"自释放"机制；为"主动脉分支人造血管"的临床应用提供新的思路、方法及理论依据。

本项目针对用于微创治疗的分支人工血管的研究现状和存在的问题，对腔内隔绝术用分支人工血管膜的功能和结构设计、成型以及结构与性能的关系进行了深入研究。通过动物实验、有限元分析和流体力学理论计算，设计了一种具有帽型结构和抛物线曲面形状并且不带金属支架的分支人工血管膜的模型。根据血压差可以设计一种不带金属支架的帽型分支人工血管膜，利用血压差自动突入分支动脉。并利用ANSYS模拟软件，通过有限元方法分析不同曲面函数的应力和形变分布，结果表明，抛物线曲面的结果最优。根据流体力学理论，通过沿程能量损失计算和综合有限元分析，选择了抛物线曲面。因此提出后续分支血管膜设计可采用帽型、无金属支架支撑的、抛物线曲面的制备方案。通过模压成型的方法制备涤纶（PET）机织分支人工血管膜，探索异形分支人工血管膜的表征方法，并研究其几何结构与顶破、径向拉伸、弹性回复等力学性能的关系。而体外模拟释放试验也表明模压成型的分支人工血管膜在压力作用下，中间区域能够突入分支动脉，保证分支的血供。为了进一步提高分支人工血管膜的力学性能，以及探索新型的加工成型方法，仿真动脉血管的三层结构（内膜、外膜、中膜），内、外膜选用生物相容性较好的多孔聚己内酯（PCL）材料，中膜选用PET网格织物作为增强层，提高分支人工血管膜的力学性能。采用了压力喷涂和冷冻干燥方法相结合，制备了针织PET网格织物作为中间层以期增强多孔PCL膜的三层分支人工血管膜。同时对成型后PET网格织物增强的复合分支人工血管膜试样进行几何结构，管壁微观结构，顶破强力、径向拉伸、弹性回复、缝合强度等力学性能进行了表征和分析。人工血管膜材料的力学性能研究结果表明，PCL/PET复合分支人工血管膜的顶破强度、径向拉伸性能、弹性回复性能以及缝合强度均比纯PCL膜材料的性能有明显的提高，网格织物显示了显著的增强作用。综上所述，本项目利用了腔内隔绝手术过程中主动脉弓与分支之间存在的血压差，设计了无需金属支架支撑的帽状分支人工血管膜，优化了分支人工血管的外形设计，并用两种方法制备了分支血管膜，研究了其结构与性能的关系。该分支血管膜可应用于腔内分支血管的重建，达到一次手术释放，可以降低手术的操作难度。同时丰富了腔内分支人工血管的种类，为临床手术方法提供了更多的选择。