CN107748128A - 一种组织工程血管支架的生物力学性能测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种组织工程血管支架的生物力学性能测试装置及方法，该测试装置中不同部件配合构成渗透性测量系统、顺应性测量系统、爆破性测量系统；所述的渗透性测量系统包含电子蠕动泵、试样固定装置、可计量储液箱及硅胶管，可计量储液箱可记录液体的渗出量，实现对血管支架试样渗透性测量；所述的顺应性测试系统包含硅胶管、电子蠕动泵、限流开关、光学测量装置及试样固定装置，可记录不同压力下血管支架管径的精确值，实现对血管支架试样顺应性测量；所述的爆破性能测量系统包含可计量储液箱、电子蠕动泵、压力表、限流开关及试样固定装置及硅胶管，可测得限流开关关闭时血管支架破坏的压力，实现对血管支架试样爆破性测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于组织工程血管生物力学性能测试装置及方法，属医用生物材料性能测试技术领域。
背景技术
组织工程血管支架移植技术正逐步适用于心血管疾病的治疗，将成为治疗心血管疾病的主要治疗手段之一，由于血管支架需要植入人体，使得对组织工程血管支架提出了极高的要求，其中血管支架在形态结构方面需要满足高泡孔密度、小泡孔尺寸、高泡孔连通性等性质，用以保障组织细胞在支架内生长的营养运输与代谢物排放。组织工程血管支架结构强度、弹塑性、稳定性属于组织工程血管的生物力学性能范畴，其表征指标包括爆破压、顺应性以及渗透性等；爆破压是指组织工程血管支架能够承受的压力极限，只有当组织工程血管支架的爆破压超过人体动脉的最高收缩压时，组织工程血管支架才能够成功移植，否则，当动脉压力增大时，组织工程血管支架及其吻合口容易破裂，导致大出血、甚至死亡等严重并发症；顺应性一般指径向顺应性，是指在脉动压力条件下，管壁随着压力变化不断扩张和收缩的能力，顺应性不匹配的直接表现是相对柔韧的血管组织与较硬的组织工程血管支架在承受相同管内压时两者的径向扩张不同，会使组织工程血管支架和天然血管的吻合处产生内膜增生，导致血栓栓塞而使移植失败；渗透性指在120mmHg水压下，单位时间内透过整个组织工程血管壁或其代表性管段的水渗透流量，渗透性反应了人造血管植入体内后，尤其是刚刚植入体内后管壁对血液的抗渗透性，其数值的大小决定组织工程血管支架在植入前是否需要预凝处理，以及植入后是否易发生血肿等并发症，是一项重要的表征指标。由此可见，爆破压的大小、顺应性的匹配程度以及渗透性的好坏是影响组织工程血管支架生物力学性能的重要指标。
发明内容
为了对组织工程血管支架的生物力学性能进行检测，本发明的目的在于提供一种组织工程血管支架的生物力学性能测试装置及方法，该测试装置包含流动循环回路和光学测量装置；流动循环回路包含可计量储液箱、电子蠕动泵、压力表、待测组织工程血管试样固定装置和限流开关等部件，各部件通过导流硅胶管依次相连构成一个流动循环回路；测试装置中不同部件配合使用构成渗透性测量系统、顺应性测量系统、爆破性测量系统；所述的渗透性测量系统包含电子蠕动泵、试样固定装置、可计量储液箱和硅胶管，所述的可计量储液箱上部装有带刻度计量管，记录储液箱内液体的流失量（即液体由组织工程血管支架的渗出量），电子蠕动泵与可计量储液箱的配合使用，实现对血管支架试样渗透性测量；所述的顺应性测试系统包含电子蠕动泵、限流开关、硅胶管、试样固定装置及光学测量装置，所述的光学测量装置包含高速摄像机、标尺和计算机，可记录不同压力下管径的精确值，通过电子蠕动泵、限流开关和光学测量装置之间的配合使用，实现对血管支架试样顺应性测量；所述的爆破性测量系统包含可计量储液箱、电子蠕动泵、压力表、限流开关、试样固定装置及硅胶管，通过电子蠕动泵、限流开关和压力表的配合使用，可测得限流开关关闭时血管支架破坏的压力，实现对血管支架试样爆破性测量；在该装置各部件间有序的配合使用下，实现一个系统完成对血管支架渗透性、顺应性、爆破性的测量。
本发明技术方案的特点是：
1．技术易实现
本测试装置通过电子蠕动泵提供动力，电子蠕动泵提供可控的稳定压力、流量，压力表可实时监控压力，可计量储液箱记录流量的流失，限流开关调控压力，光学测量装置对试样的径向变化进行测量，整个装置测量过程简单，系统组装可行，很容易实现对试样一系列性能的测量；
2．多元化控制
在一个装置中可实现渗透性、顺应性和爆破性的测量，通过在不同时刻对可计量储液箱上液面刻度的记录，可以检测试样的渗透性；通过电子蠕动泵、压力表、限流开关的配合，可实现试样爆破性能的检测；通过电子蠕动泵、限流开关、光学测量装置的配合，可对试样顺应性进行检测；
3．操作方便
测量过程只需要对试样进行更换，控制电子蠕动泵和限流开关，即可对一系列样品进行测量，得到样品的渗透性、顺应性及爆破性能测量结果。
附图说明
下面将结合附图，详细描述本发明：
图1 测试装置结构图；
图2 试样固定装置；
图3 可计量储液箱；
附图标记：1、可计量储液箱；2、电子蠕动泵；3、标尺；4、压力表；5、试样固定装置；6、计算机；7、高清摄像机；8、限流开关；9、试样；10、试样固定架；11、储液箱；12、带刻度的计量管；13、输出口14、回流口。
具体实施方式
如前所述，一种组织工程血管支架的生物力学性能测试装置及方法，该测试装置包含流动循环回路和光学测量装置；所述流动循环回路包含计量储液箱、电子蠕动泵、压力表、待测组织工程血管试样固定装置、限流开关部件，各部件通过导流硅胶管依次相连构成一个流动循环系统，并与光学测量装置配合，实现渗透性、柔顺性和爆破性的测量；下面详细描述本发明所述的装置的测试过程的具体实施方法。
渗透性测试方法及步骤：将试样固定在试样固定装置上；向储液箱中加入足量的液体，液体为水或模拟血液的其它液体；开启电子蠕动泵，电子蠕动泵输出脉动液体流，使其压力保持在120mmHg，待液面平稳后，记录可计量储液箱上刻度为，在一定时间段后，记录可计量储液箱上刻度为，在时间段内，液体渗出量为=(-)，渗透率为渗出量与时间段的比值，得出血管支架试样的渗透性；通过设定不同的时间段，测得相应的渗出量为（为了方便读取液面刻度数据，每次读数时可关闭电子蠕动泵及限流开关，待液面稳定后再读数），得到不同时间段与液体渗出量之间的关系曲线，确定试样的渗透率，表征血管支架试样的渗透性。
顺应性测试方法及步骤：将试样固定在试样固定装置上，将标尺竖立置于试样正后方并紧贴试样，高速摄像机置于试样正前方，调整摄像机与试样在同一水平面上；接通电源，打开图像处理设备和数据输出设备，启动直流稳压电源，预热，高速摄像机调整好焦距；向储液箱中加入足量液体，液体为水或模拟血液的其它液体；开启电子蠕动泵，电子蠕动泵输出脉动液体流，调节电子蠕动泵；通过调节限流开关，使压力表的数值稳定在P1，光学测量装置中高速摄像机对试样采集图像数据，输出到计算机上，通过图形处理软件获得试样在标尺上的投影，即试样的管径D1的精确值；调节压力，依次获得在不同压力P2、P3、P4.....下试样对应的管径D2、D3、D4.....，得到压力与管径尺寸的关系曲线，通过不同压力差下管径的变化，根据顺应性测量公式，得到各压力差下的顺应性。
爆破性测试方法及步骤：将试样固定在试样固定装置上，开启电子蠕动泵，电子蠕动泵输出脉动液体流，调节电子蠕动泵；关闭限流开关，液体通过电子蠕动泵的传送不断填充试样，压力表显示的压力数值反映了试样承受的压力，当试样漏液或破裂时，所测得的压力即为所测试样的爆破压。
以上所述仅为本发明的具体施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种组织工程血管支架的生物力学性能测试装置及方法，该测试装置包含流动循环回路和光学测量装置；所述的流动循环回路包含可计量储液箱、电子蠕动泵、压力表、待测组织工程血管试样固定装置和限流开关等部件，各部件通过导流硅胶管依次相连构成一个流动循环回路；测试装置中不同部件配合使用构成渗透性测量系统、顺应性测量系统、爆破性测量系统；所述的渗透性测量系统包含电子蠕动泵、试样固定装置、可计量储液箱和硅胶管，所述的可计量储液箱上部装有带刻度计量管，记录储液箱内液体的流失量（即液体由组织工程血管支架的渗出量），电子蠕动泵与可计量储液箱的配合使用，实现对血管支架试样渗透性测量；所述的顺应性测试系统包含电子蠕动泵、限流开关、硅胶管、试样固定装置及光学测量装置，所述的光学测量装置包含高速摄像机、标尺和计算机，可记录不同压力下管径的精确值，通过电子蠕动泵、限流开关和光学测量装置之间的配合使用，实现对血管支架试样顺应性测量；所述的爆破性测量系统包含可计量储液箱、电子蠕动泵、压力表、限流开关、试样固定装置及硅胶管，通过电子蠕动泵、限流开关和压力表的配合使用，可测得限流开关关闭时血管支架破坏的压力，实现对血管支架试样爆破性测量；在该装置各部件间有序的配合使用下，实现一个系统完成对血管支架渗透性、顺应性、爆破性的测量。
2.根据权利要求1所述的一种组织工程血管支架的生物力学性能测试装置及方法，其特征在于，所述的渗透性测量系统可实现对组织工程血管支架的渗透性检测,具体测量方法及步骤如下：
（1）将所测试样固定在试样固定装置上；
（2）向储液箱中加入足量的液体，液体为水或模拟血液的其它液体；
（3）开启电子蠕动泵，电子蠕动泵输出脉动液体流，使其压力保持在120mmHg，待液面平稳后，记录可计量储液箱上刻度为；
（4）在一定时间段后，记录可计量储液箱上刻度为，在时间段内，液体渗出量为=(-)；
（5）渗透率为液体渗出量与时间段的比值，得出血管支架试样的渗透性，通过设定不同的时间段，相应的渗出量为，得到时间段与液体渗出量之间的关系曲线，确定试样的渗透率，表征血管支架试样的渗透性。
3.根据权利要求1所述一种组织工程血管支架的生物力学性能测试装置及方法，其特征在于，所述的顺应性测量系统可实现对组织工程血管支架顺应性的检测，具体方法及步骤如下：
（1）将所测试样固定在试样支架上，并将标尺竖立置于试样正后方并紧贴试样，高速摄像机置于试样正前方，调整摄像机与试样在同一水平面上；
（2）接通电源，打开图像处理设备和数据输出设备，启动直流稳压电源，预热，高速摄像机调整好焦距；
（3）向储液箱中加入足量的液体，液体为水或模拟血液的其它液体；
（4）开启电子蠕动泵，电子蠕动泵输出脉动液体流，调节电子蠕动泵；
（5）通过调节限流开关，当压力表的数值稳定在P1时，光学测量装置中高速摄像机对试样采集图像数据，输出到计算机上，通过图形处理软件获得试样在标尺上的投影，得到试样管径D1的精确值；调节压力，依次获得在不同压力P2、P3、P4.....下试样对应的管径D2、D3、D4.....，从而获得压力与管径尺寸的关系曲线，通过不同压力差下管径的变化，依次获得各压力差下的顺应性C。
4.根据权利要求1所述一种组织工程血管支架的生物力学性能测试装置及方法，其特征在于，所述的爆破性测量系统可实现对组织工程血管支架爆破性的检测，具体方法及步骤如下：
（1）将所测试样固定在试样固定装置上；
（2）向储液箱中加入足量的液体，液体为水或模拟血液的其它液体；
（3）开启电子蠕动泵，电子蠕动泵输出脉动液体流，调节电子蠕动泵；
（4）关闭限流开关，液体通过电子蠕动泵的输送不断填充试样，压力表显示的压力数值反映了试样承受的压力，当试样漏液或破裂时，所测得的压力即为试样的爆破压。
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