CN107280827A - 一种兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，包括若干所述第一环形支撑单元之间通过若干个第一连接单元连接；所述第一环形支撑单元为波形结构；若干所述第一环形支撑单元之间通过若干个第四连接单元连接；所述第二环形支撑部件包括若干第二环形支撑单元、若干第二连接单元和若干第三连接单元；若干所述第二环形支撑单元之间通过若干个第三连接单元连接；所述第一环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间通过若干个第二连接单元；所述第三环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间通过若干个第二连接单元。本发明可以使支架柔顺性及纵向强度得以兼顾，降低支架导致的血管应力、应变，减少不良反应的发生。

Description

一种兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架。
背景技术
近年来，针对冠心病等心血管疾病的介入治疗因其显著的微创性和高效性，已经代替传统的药物治疗和外科手术成为心血管疾病的主要治疗方法。目前，针对冠脉支架力学性能的探究已经成为相关学者研究的热点。就支架本身力学性能而言，除了具有良好的支撑性能外，还应该具有良好的柔顺性，频繁的术后不良反应与支架-血管的顺应性不匹配关系密切。
近年来，临床上报道了一种新的支架介入术失效模式：支架纵向变形。纵向变形是目前临床应用中发现了支架术失效的一个新模式，主要由手术操作不慎引发，纵向支架变形问题若不及时治疗就会导致支架血栓形成和再狭窄等不良事件。因此，支架沿轴向的纵向强度研究已经成为当前国内外学者研究的热点问题。支架的纵向变形，尤其是支架两端的纵向变形，会导致血管损伤和支架断裂。目前还没有统一的指标来表明支架的纵向强度，大多研究人员是通过支架纵向施压后的形状变化来进行判别支架的纵向强度。
但是，有研究表明，支架的柔顺性和纵向强度存在互斥性，即提高纵向强度会降低支架的柔顺性，提高支架柔顺性会降低支架的纵向强度。而从目前现行的商用支架来看，大多数支架没能兼顾到柔顺性或纵向强度，即只考虑到支架的柔顺性或只考虑到其纵向强度，现行支架环形支撑单元的开口方向和间距往往一致，各连接单元采用相同的连接形状、连接配置和连接数量。而本实验室最近研究结果表明，支架中间部位的连接单元对支架柔顺性起决定性作用，支架两端部位的连接单元的支架的纵向强度影响显著。目前尚缺乏兼顾到柔顺性或纵向强度的血管支架。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，可以用于治疗类似于颈动脉、股动脉等狭窄的具有弯曲特征的病变血管，使支架柔顺性及纵向强度得以兼顾，降低支架导致的血管应力、应变，减少不良反应的发生。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，包括第一支撑部件、第二环形支撑部件和第三环形支撑部件；所述第一环形支撑部件包括若干第一环形支撑单元和若干第一连接单元，若干所述第一环形支撑单元之间通过若干个第一连接单元连接；所述第一环形支撑单元为波形结构；所述第三环形支撑部件包括若干第一环形支撑单元和若干第四连接单元，若干所述第一环形支撑单元之间通过若干个第四连接单元连接；所述第二环形支撑部件包括若干第二环形支撑单元、若干第二连接单元和若干第三连接单元；若干所述第二环形支撑单元之间通过若干个第三连接单元连接；所述第二环形支撑单元为波形结构，且与第一环形支撑单元的波形对称；所述第一环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间通过若干个第二连接单元；所述第三环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间通过若干个第二连接单元。
进一步，所述第一连接单元两端分别连接所述第一环形支撑部件中的相邻所述第一环形支撑单元的波谷；所述第四连接单元两端分别连接所述第三环形支撑部件中的相邻所述第一环形支撑单元的波峰；所述第三连接单元两端分别连接所述第二环形支撑部件中的相邻所述第二环形支撑单元的波谷与波峰；所述第一环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间的第二连接单元两端分别与第一环形支撑单元的波谷和第二环形支撑单元的波峰连接；所述第三环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间的第二连接单元两端分别与第二环形支撑单元的波谷和第一环形支撑单元的波峰连接。
进一步，所述第一连接单元与第二连接单元不能连接所述第一环形支撑单元的同一波谷；所述第四连接单元与第二连接单元不能连接所述第一环形支撑单元的同一波峰。
进一步，所述第一连接单元数量为N1，第二连接单元数量为N2，第三连接单元数量为N3，第四连接单元数量为N4，相互关系为：N1＝N2＝N4>N3，所述第一连接单元的数量比第三连接单元的数量多2-6个。
进一步，所述第一环形支撑单元和第二环形支撑单元的波形的周期为T0；所述第一连接单元在第一环形支撑单元之间按照间隔T1径向分布；所述第四连接单元在第一环形支撑单元之间按照间隔T1径向分布；所述第二连接单元在第一环形支撑单元和第二环形支撑单元之间按照间隔T1径向分布；所述第三连接单元在第二环形支撑单元之间按照间隔T2径向分布；其中，T2>T1>T0。
进一步，所述第一连接单元、第二连接单元和第四连接单元的结构为直线型。
进一步，每个所述第二连接单元的结构为V型或W型或S型或其的组合。
进一步，所述第一环形支撑部件和第三环形支撑部件中相邻的第一环形支撑单元的波峰与波谷的距离为L1；所述第二环形支撑部件中相邻的第二环形支撑单元的波峰与波谷的距离为L2；所述第一环形支撑单元与第二环形支撑单元之间的波峰与波谷的距离为L1；其中L2＝1.5～2.5L1。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，通过前后的波形与中间的波形对称分布，提高血管支架的沿轴向的纵向强度。
2.本发明所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，通过第三连接单元的距离长，径向分布少，能够有效提高支架整体的柔顺性，减少支架-血管柔顺性不匹配导致的血管损伤和变形。
3.本发明所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，通过第一连接单元和第四连接单元的数量多，径向分布频繁，能够有效提高支架整体的纵向强度，减少支架断裂的可能。
附图说明
图1为本发明所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架的实施例三维图。
图2为图2的轴向展开结构示意图。
图3为现有技术支架的三维结构示意图。
图4为实施例的柔顺性分析后支架的变形图及应力分布图。
图5为对图3现有技术支架柔顺性分析后支架的变形图及应力分布图。
图6为实施例的纵向强度分析后支架的变形图及应变分布图。
图7为对图3现有技术支架纵向强度分析后支架的变形图及应力分布图。
图中：
1-第一环形支撑单元；2-第二环形支撑单元；3-第一连接单元；4-第二连接单元；5-第三连接单元；6-第四连接单元。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图2所示，一种兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，包括第一支撑部件、第二环形支撑部件和第三环形支撑部件；所述第一环形支撑部件包括若干第一环形支撑单元1和若干第一连接单元3，若干所述第一环形支撑单元1之间通过若干个第一连接单元3连接；所述第一环形支撑单元1为波形结构；所述第三环形支撑部件包括若干第一环形支撑单元1和若干第四连接单元6，若干所述第一环形支撑单元1之间通过若干个第四连接单元6连接；所述第二环形支撑部件包括若干第二环形支撑单元2、若干第二连接单元4和若干第三连接单元5；若干所述第二环形支撑单元2之间通过若干个第三连接单元5连接；所述第二环形支撑单元2为波形结构，且与第一环形支撑单元1的波形对称；所述第一环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间通过若干个第二连接单元4；所述第三环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间通过若干个第二连接单元4。
所述第一环形支撑部件中的相邻所述第一环形支撑单元1的波谷之间连接若干所述第一连接单元3；所述第三环形支撑部件中的相邻所述第一环形支撑单元1的波峰之间连接若干所述第四连接单元6；所述第二环形支撑部件中的相邻所述第二环形支撑单元2的波谷与波峰之间连接若干所述第三连接单元5；所述第一环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间的第二连接单元4两端分别与第一环形支撑单元1的波谷和第二环形支撑单元2的波峰连接；所述第三环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间的第二连接单元4两端分别与第二环形支撑单元2的波谷和第一环形支撑单元1的波峰连接。所述第一连接单元3与第二连接单元4不能连接所述第一环形支撑单元1的同一波谷；所述第四连接单元6与第二连接单元4不能连接所述第一环形支撑单元1的同一波峰。
通过第三连接单元的距离长，径向分布少，能够有效提高支架整体的柔顺性，减少支架-血管柔顺性不匹配导致的血管损伤和变形。下面具体从数量、周期和距离来描述：
所述第一连接单元3数量为N1，第二连接单元4数量为N2，第三连接单元5数量为N3，第四连接单元6数量为N4，相互关系为：N1＝N2＝N4>N3，所述第一连接单元3的数量比第三连接单元5的数量多2-6个。实施例中N1为4，N3＝2
所述第一环形支撑单元1和第二环形支撑单元2的波形的周期为T0；所述第一连接单元3在第一环形支撑单元1之间按照间隔T1径向分布；所述第四连接单元6在第一环形支撑单元1之间按照间隔T1径向分布；所述第二连接单元4在第一环形支撑单元1和第二环形支撑单元2之间按照间隔T1径向分布；所述第三连接单元5在第二环形支撑单元2之间按照间隔T2径向分布；其中，T2>T1>T0。实施例中T1＝2T0，T2＝4T0；
所述第一环形支撑部件和第三环形支撑部件中相邻的第一环形支撑单元(1)的波峰与波谷的距离为L1；所述第二环形支撑部件中相邻的第二环形支撑单元(2)的波峰与波谷的距离为L2；所述第一环形支撑单元(1)与第二环形支撑单元(2)之间的波峰与波谷的距离为L1；其中L2＝1.5～2.5L1。实施例中L2＝2L1。
所述第一连接单元(3)、第二连接单元(4)和第四连接单元(6)的结构为直线型。每个所述第二连接单元(4)的结构为V型或W型或S型或其的组合。
柔顺性是评价支架植入后与血管同步运动能力大小的重要指标之一，良好的柔顺性能够确保支架在导管系统的引导下顺利地通过复杂曲折的血管路径，最终到达心脏病变血管的狭窄位置，还能使膨胀后的支架与弯曲血管充分贴合，减小支架对血管壁的机械损伤。通常，采用支架弯曲变形的弯矩-曲率关系、抗弯刚度或柔度来表示支架柔顺性(后两者互为倒数，没有实质上的区别)。弯曲刚度EI可由公式EI＝M·L/ΔRotθ获得，其中M是弯矩，L是支架原长度，θ为弯曲角度。就支架本身力学性能而言应该具有良好的柔顺性能，因为只有良好的柔顺性才能确保支架顺利通过弯曲血管，到达病变部位。不仅如此，从长期生物相容性角度考虑，如果支架的柔顺性能比较差，那么就可能会对血管造成损伤而引起再狭窄的发生。因此针对支架柔顺性能进行研究是极其重要也十分有意义的。
下面通过有限元分析实施例与图3的现有结构的柔顺性和纵向强度：
因为所对比两支架在轴向上是对称的，为了节省计算时间和成本，取轴向1/2模型进行有限元分析模拟。在支架柔顺性分析对比时，对图4、图5所示支架左端面完全固定，对图4、图5所示支架右端面施加角位移载荷，施加转角弧度为0.1rad，施加位移通过公式EI＝M·L/ΔRotθ计算弯曲刚度，结果如图4所示，可得本发明实施例支架的弯曲刚度为2.02N·mm2·rad-1，远小于对比支架计算所得的18.99N·mm2·rad-1，由于支架柔顺性与弯曲刚度成反比，由于本发明的第三连接单元的距离长，径向分布少，能够有效提高支架整体的柔顺性，使得本发明支架的柔顺性远好于现有技术的支架。
对两支架进行纵向强度比较，对图6、图7所示支架一端固定，另一端施加0.5N的轴向力，对支架进行压缩，可观测出本发明实施例与现有技术的支架的总形变量相似，但是本发明实施例支架端部形状变化很小，也就是第一环形支撑部件和第三环形支撑部件的位置；另一方面，从图7所示现有技术的支架的变形模式来看，此支架在进行纵向强度分析时容易发生自接触，这样会增加支架的应力集中。可得出结论本发明实施例的支架端部具有较高的纵向强度。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，其特征在于，包括第一支撑部件、第二环形支撑部件和第三环形支撑部件；
所述第一环形支撑部件包括若干第一环形支撑单元(1)和若干第一连接单元(3)，若干所述第一环形支撑单元(1)之间通过若干个第一连接单元(3)连接；所述第一环形支撑单元(1)为波形结构；
所述第三环形支撑部件包括若干第一环形支撑单元(1)和若干第四连接单元(6)，若干所述第一环形支撑单元(1)之间通过若干个第四连接单元(6)连接；
所述第二环形支撑部件包括若干第二环形支撑单元(2)、若干第二连接单元(4)和若干第三连接单元(5)；若干所述第二环形支撑单元(2)之间通过若干个第三连接单元(5)连接；所述第二环形支撑单元(2)为波形结构，且与第一环形支撑单元(1)的波形对称；所述第一环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间通过若干个第二连接单元(4)连接；所述第三环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间通过若干个第二连接单元(4)连接。
2.根据权利要求1所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，其特征在于，所述第一连接单元(3)两端分别连接所述第一环形支撑部件中的相邻所述第一环形支撑单元(1)的波谷；所述第四连接单元(6)两端分别连接所述第三环形支撑部件中的相邻所述第一环形支撑单元(1)的波峰；所述第三连接单元(5)两端分别连接所述第二环形支撑部件中的相邻所述第二环形支撑单元(2)的波谷与波峰；所述第一环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间的第二连接单元(4)两端分别与第一环形支撑单元(1)的波谷和第二环形支撑单元(2)的波峰连接；所述第三环形支撑部件与所述第二环形支撑部件之间的第二连接单元(4)两端分别与第二环形支撑单元(2)的波谷和第一环形支撑单元(1)的波峰连接。
3.根据权利要求2所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，其特征在于，所述第一连接单元(3)与第二连接单元(4)不能连接所述第一环形支撑单元(1)的同一波谷；所述第四连接单元(6)与第二连接单元(4)不能连接所述第一环形支撑单元(1)的同一波峰。
4.根据权利要求3所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，其特征在于，所述第一连接单元(3)数量为N1，第二连接单元(4)数量为N2，第三连接单元(5)数量为N3，第四连接单元(6)数量为N4，相互关系为：N1＝N2＝N4>N3，所述第一连接单元(3)的数量比第三连接单元(5)的数量多2-6个。
5.根据权利要求3所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，其特征在于，所述第一环形支撑单元(1)和第二环形支撑单元(2)的波形的周期为T0；所述第一连接单元(3)在第一环形支撑单元(1)之间按照间隔T1径向分布；所述第四连接单元(6)在第一环形支撑单元(1)之间按照间隔T1径向分布；所述第二连接单元(4)在第一环形支撑单元(1)和第二环形支撑单元(2)之间按照间隔T1径向分布；所述第三连接单元(5)在第二环形支撑单元(2)之间按照间隔T2径向分布；其中，T2>T1>T0。
6.根据权利要求1-5任一项所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，其特征在于，所述第一连接单元(3)、第二连接单元(4)和第四连接单元(6)的结构为直线型。
7.根据权利要求1-5任一项所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，其特征在于，每个所述第二连接单元(4)的结构为V型或W型或S型或其的组合。
8.根据权利要求1-5任一项所述的兼顾柔顺性和纵向强度的血管支架，其特征在于，所述第一环形支撑部件和第三环形支撑部件中相邻的第一环形支撑单元(1)的波峰与波谷的距离为L1；所述第二环形支撑部件中相邻的第二环形支撑单元(2)的波峰与波谷的距离为L2；所述第一环形支撑单元(1)与第二环形支撑单元(2)之间的波峰与波谷的距离为L1；其中L2＝1.5～2.5L1。
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