针对血管再狭窄的新型渐张式支架设计方法研究

支架介入术是治疗心血管疾病的主要手段之一，但该治疗手段中存在的术后支架内再狭窄问题严重影响其远期疗效，是该研究领域亟待解决的难题。支架扩张造成的局部血管损伤是诱发支架内再狭窄的根本原因之一，现有的金属裸支架、药物洗脱支架、生物可降解支架植入时的扩张均会造成不同程度的血管损伤。本项目拟从减轻血管损伤的角度出发，通过对支架的渐进扩张原理及扩张进程控制方法的研究，使血管获得良好的力学适应性，最大程度的减轻甚至消除因支架扩张造成的血管损伤，从源头上抑制支架内再狭窄的发生。主要研究新型渐张式血管支架的设计与实现方法，具体包括：设计与支架扩张力相匹配的力阻抗系统以实现支架的渐进扩张；研究仿生理环境中支架扩张力作用下系统阻抗力的时序变化规律，揭示支架扩张进程与血流量之间的映射关系，通过动物实验初步评价渐张式血管支架的安全性和有效性，为心血管疾病的治疗提供理论依据和技术支持。

心血管疾病是人类的第一大杀手，而血管支架置入术是目前针对这一疾病最为有效的治疗手段，但限制这一治疗技术进一步发展的主要原因是支架内再狭窄。本项目提出了基于镍钛形状记忆合金和可降解聚合物的渐进扩张式血管支架设计，目的就是在于通过对支架扩张机理的改进使这一扩张过程得到限制或者以一个缓步释放的过程来完成，进而为支架附近的血管壁组织提供一定的适应时间，尽可能的减少由于支架置入而造成的血管壁撕裂和内部损伤，以期达到减少支架内再狭窄。通过利用可降解聚合物对自扩张型支架的扩张过程进行限制，使得血管组织可以适应这一减缓的扩张过程，以减少甚至消除血管损伤，达到减少支架内再狭窄的目的。研究了基于两种不同结构的自扩张镍钛合金支架的渐扩张式血管支架设计方案，讨论了在不同情况下血管支架渐进扩张的实现方式及各自的优缺点，并最终选择圆管切割型设计方案。采用放大的支架单元模型对渐扩张支架的设计原理进行了相应的验证。首先对镍钛合金丝进行热处理，制备成支架单元结构，然后，复合可降解聚合物PLGA，放入磷酸盐缓冲液（PBS，pH 值 7.4）中，37℃下保温密封，每 7 天更换一次溶液。观测发现PLGA降解过程中，支架单元两端点距离逐渐增加，聚合物受到牵拉而使的支架逐渐随着扩张。同时，在扩张过程中无明显的薄膜撕裂及分离现象产生，因此，利用可降解聚合物作为自扩张支架的扩张阻抗单元能够实现血管支架的渐扩张。利用有限元方法建立了包含支架从最初的设计过程到体内置入的模拟过程。数值模拟结果表明，支架的初期扩张量可以很方便的通过改变阻抗单元的长度和厚度等参数进行调节和控制。将形状记忆合金的超弹性特性与聚合物阻抗单元相结合，通过调节镍钛形状记忆合金支架扩张力和阻抗单元结构模型实现了支架在血管内的渐进扩张。相关研究结果可为心血管疾病的治疗提供理论依据和技术支持。