CN108113784A - 一种多层级反手性血管支架 - Google Patents

一种多层级反手性血管支架 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多层级反手性血管支架。该血管支架包括多个依次连接并呈环状的支架单元，支架单元包括基础单元、第一连接单元、第二连接单元，基础单元由多个胞元单元相互对接以形成方形状，第一连接单元和第二连接单元均由多个胞元单元相互对接以形成条状，每个支架单元中，多个基础单元绕环状的中心轴等角度间隔设置，相邻的两个基础单元之间通过第一连接单元连接，相邻的两个支架单元中，位于平行于环状中心轴的同一直线上的两个基础单元通过第二连接单元连接，以形成血管支架。本发明可以使血管支架具有良好的拉胀特性，能够很好的匹配血管壁最内层生物组织的力学特性，减少对血管壁的损伤，促进临床组织再生。

Description

一种多层级反手性血管支架
技术领域
本发明属于介入治疗生物医学工程技术领域，尤其涉及一种多层级反手性血管支架。
背景技术
随着人们生活方式的不断转变，以及人口老龄化越来越严重，心血管疾病已经成为人类健康头号杀手。《中国心血管病报告》最新数据显示，我国心血管疾病患者已达2.9亿人，每5个成年人中就有1个心血管疾病患者。每年约350万人死于心血管病，每5例死亡者中就有2例死于心血管病，平均每10秒就有一人死于心血管病，高居我国所有疾病发病率、死亡率首位，形势严峻。
目前，治疗动脉血管狭窄主要有药物治疗、冠状动脉搭桥和动脉支架等介入式治疗手段。在介入式治疗方式中，动脉搭桥手术的比例在下降，而支架介入治疗的比例在不断上升。治疗狭窄类血管疾病的主要手段是血管内支架植入术，并将支架撑开，起到支撑病变血管、减少血管弹性回缩、保持血流通畅的作用。全球介入性医疗器械市场规模的增长速度保持在8％～10％，预计2018年将达到251.837亿美元，血管支架介入是介入性医疗器械的重要组成部分，市场前景十分广阔。
血管支架是治疗血管系统疾病的重要医疗器械。不同的设计对血管支架的柔顺性、抗压性，甚至是手术后血管再狭窄、细胞内膜增生等都有着显著的影响。理想的血管支架的力学性能和几何构型应具备扩张性能可靠、支架纵向缩短率小、支撑力好、表面覆盖好、符合流体力学、良好的弯曲柔顺性、抗侧压变形、释放回弹量少、耐疲劳性能好等特征。因此，如何改进在拉伸、压缩、弯曲、扭转和冲击载荷下血管支架的拓扑结构，对于提高血管支架的功能可靠性，如结构支撑、血流调节、药物输送效率改善等，都是非常重要的。
在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：
现有技术中，血管支架都是由一个胞元单元经过镜像和周期性排列组和而成的，即是由一个结构制成血管支架，这种结构的血管是正的泊松比，不具有良好的拉胀特性，影响临床组织再生。
发明内容
针对上述现有技术存在问题，本发明提供一种多层级反手性血管支架。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种多层级反手性血管支架，其特征在于，所述血管支架包括多个依次连接并呈环状的支架单元，所述支架单元包括基础单元、第一连接单元、第二连接单元，所述基础单元、所述第一连接单元和所述第二连接单元均包括多个胞元单元，每个所述胞元单元均由四个胞元相互对接形成方形状，每个所述胞元均包括角点、第一韧带、第二韧带、第三韧带以及第四韧带，所述角点具有四个连接点，四个所述连接点绕所述角点的中心轴间隔设置，所述第一韧带的一端、所述第二韧带的一端、所述第三韧带的一端以及所述第四韧带的一端分别与所述角点的四个连接点对应连接，所述第一韧带的另一端、所述第二韧带的另一端、所述第三韧带的另一端以及所述第四韧带的另一端分别向所述角点的外部延伸，所述第一韧带和所述第三韧带平行设置，所述第二韧带和所述第四韧带平行设置，所述第二韧带和所述第四韧带分别和所述第一韧带和所述第三韧带垂直设置；
所述基础单元由多个所述胞元单元相互对接以形成方形状；
所述第一连接单元和所述第二连接单元均由多个所述胞元单元相互对接以形成条状；
每个所述支架单元中，所述基础单元设置有多个，多个所述基础单元绕所述环状的中心轴等角度间隔设置，相邻的两个所述基础单元之间通过所述第一连接单元连接；
相邻的两个所述支架单元中，位于平行于所述环状中心轴的同一直线上的两个所述基础单元通过所述第二连接单元连接，以形成血管支架。
进一步地，所述角点呈圆形或椭圆形，所述第一韧带的一端、所述第二韧带的一端、所述第三韧带的一端和所述第四韧带的一端分别相切在所述角点的四个连接点处。
进一步地，所述角点呈方形，所述角点的四个连接点分别为所述角点的四个拐角处，所述第一韧带的一端、所述第二韧带的一端、所述第三韧带的一端和所述第四韧带的一端分别连接在所述角点的四个拐角处。
更进一步地，所述第一韧带、所述第二韧带、所述第三韧带和所述第四韧带分别与所述角点的四个边垂直连接。
进一步地，一个所述支架单元中，相邻的所述基础单元之间通过一个所述第一连接单元连接。
更进一步地，一个所述支架单元中，相邻的两个所述第一连接单元平行设置，且每个所述第一连接单元均对应连接在所述基础单元中的垂直于所述环状中心轴的一个边上。
进一步地，相邻的两个所述支架单元中，位于平行于所述环状中心轴的同一直线上的两个所述基础单元通过一个所述第二连接单元连接
更进一步地，相邻的三个所述支架单元中，相邻的两个所述第二连接单元平行设置，且每个所述第二连接单元均对应连接在所述基础单元中的平行于所述环状中心轴的一个边上。
进一步地，所述基础单元、所述第一连接单元和所述第二连接单元中的所述胞元单元中没有对接的韧带去除。
优选地，所述血管支架的制造材料为316L不锈钢、可降解镁合金或聚乳酸。
本发明的有益效果是：
本发明所示的一种多层级反手性血管支架，其中的胞元单元构成二级结构，支架单元为一级结构，通过多个二级结构制成一个一级结构，再经过多个一级结构制成血管支架，这样就可以使血管支架具有良好的拉胀特性，即负的泊松比，能够很好的匹配血管壁最内层生物组织的力学特性，减少支架和血管壁之间的变形不相容，降低血管壁和之间的接触剪应力，减少对血管壁的损伤，促进临床组织再生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架中的胞元单元的胞元的结构示意图；
图3为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架中的基础单元的结构示意图；
图4为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架中的支架单元的结构示意图；
图5为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架中的另一种胞元单元的胞元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架的结构示意图，参见图1，本发明实施例的一种多层级反手性血管支架，包括多个依次连接并呈环状的支架单元a，支架单元a包括基础单元a1、第一连接单元a2、第二连接单元a3，基础单元a1、第一连接单元a2和第二连接单元a3均包括多个胞元单元b。
图2为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架中的胞元单元的胞元的结构示意图，参见图2，本发明实施例中，每个胞元单元b均由四个胞元相互对接形成方形状，每个所述胞元均包括角点b1、第一韧带b2、第二韧带b3、第三韧带b4以及第四韧带b5，角点b1具有四个连接点，四个连接点绕角点b1的中心轴间隔设置，第一韧带b2的一端、第二韧带b3的一端、第三韧带b4的一端以及第四韧带b5的一端分别与角点b1的四个连接点对应连接，第一韧带b2的另一端、第二韧带b3的另一端、第三韧带b4的另一端以及第四韧带b5的另一端分别向角点b1的外部延伸，第一韧带b2和第三韧带b4平行设置，第二韧带b3和第四韧带b5平行设置，第二韧带b3和第四韧带b5分别和第一韧带b2和第三韧带b4垂直设置。
图3为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架中的基础单元的结构示意图，参见图3，本发明实施例中，基础单元a1是由多个胞元单元b相互对接以形成方形状。
图4为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架中的支架单元的结构示意图，参见图3及图4，本发明实施例中，第一连接单元a2和第二连接单元a3均由多个胞元单元b相互对接以形成条状。
结合图1及图4，本发明实施例的每个支架单元a中，基础单元a1设置有多个，多个基础单元a1绕环状的中心轴等角度间隔设置，相邻的两个基础单元a1之间通过第一连接单元a2连接。
结合图1及图4，本发明实施例的相邻的两个支架单元a中，位于平行于环状中心轴的同一直线上的两个基础单元a1通过第二连接单元a3连接，以形成血管支架。
本发明实施例所示的一种多层级反手性血管支架，其中的胞元单元构成二级结构，支架单元为一级结构，通过多个二级结构制成一个一级结构，再经过多个一级结构制成血管支架，这样就可以使血管支架具有良好的拉胀特性，即负的泊松比，能够很好的匹配血管壁最内层生物组织的力学特性，减少支架和血管壁之间的变形不相容，降低血管壁和之间的接触剪应力，减少对血管壁的损伤，促进临床组织再生。
本发明实施例中，角点b1可以呈圆形或椭圆形，第一韧带b2的一端、第二韧带b3的一端、第三韧带b4的一端和第四韧带b5的一端分别相切在角点b1的四个连接点处，如图2所示。
图5为本发明实施例的一种多层级反手性血管支架中的另一种胞元单元的胞元的结构示意图，参见图5，该角点b1可以呈方形，角点b1的四个连接点分别为角点b1的四个拐角处，第一韧带b2的一端、第二韧带b3的一端、第三韧带b4的一端和第四韧带b5的一端分别连接在角点b1的四个拐角处。
进一步地，结合图5，本发明实施例中，第一韧带b2、第二韧带b3、第三韧带b4和第四韧带b5分别与角点b1的四个边可以垂直连接。
结合图4，本发明实施例的一个支架单元a中，相邻的基础单元a1之间可以通过一个第一连接单元a2连接。
进一步地，结合图4，相邻的两个第一连接单元a2可以平行设置，且每个第一连接单元a2均对应连接在基础单元a1中的垂直于环状中心轴的一个边上。
当然，本发明实施例中的相邻的基础单元a1之间也可以通过两个平行的第一连接单元a2连接，本发明实施例对此不做限制。
结合图1及图4，相邻的两个支架单元a中，位于平行于环状中心轴的同一直线上的两个基础单元a1可以通过一个第二连接单元a3连接。
结合图1及图4，相邻的三个支架单元a中，相邻的两个第二连接单元a3平行设置，且每个第二连接单元a3均对应连接在基础单元a1中的平行于环状中心轴的一个边上。
当然，本发明实施例中的相邻的支架单元a中，位于平行于环状中心轴的同一直线上的两个基础单元a1也可以通过两个平行的第二连接单元a3连接，本发明实施例对此不做限制。
结合图1、图3及图4，本发明实施例中，对于基础单元a1、第一连接单元a2和第二连接单元a3中的胞元单元b中没有对接的韧带，进行去除，以剔除毛刺，保证血管支架的整体性能及减少对血管壁的损伤。
本发明实施例中，血管支架的制造材料为316L不锈钢、可降解镁合金或聚乳酸，也可以为其他可降解聚合物材料，其制造时可以采用高精度激光切割、金属和聚合物增材制造方式实现。
本发明实施例中，二级结构的胞元单元，其沿着轴向分布的周期性几何长度为沿着环向分布的周期性几何长度为其圆形角点的半径为r*，壁厚为t*，沿动脉支架半径方向的厚度为d*；而一级结构的支架单元，是由二级结构的胞元单元通过沿着轴向和环向进行镜像和周期性排列组成，一级结构的支架单元，在轴向上的周期长度为Lz sup，在环向上的周期长度为Lθ sup，基础单元在轴向方向上的边长为dz sup，基础单元在环向方向上的边长为dθ sup，沿轴向z的韧带宽度为tz sup，沿环向的韧带宽度为tθ sup；最终所得的反手性支架通过一级结构沿着轴向和环向进行镜像和周期性排列得到，沿着轴向所包含的一级结构胞元个数为Nz，沿着环向所包含的一级结构胞元个数为Nθ。
本发明实施例可以通过调节一级结构和二级结构的角点尺寸和形状，韧带数量，长度和厚度等参数，可以很好的优化手性支架的几何特征，实现手性支架环向和轴向力学性能在较大范围内的有效调控，匹配具有不同力学性能的血管壁组织，减少和血管壁组织的力学性能失配，提高支架的使用寿命。
另外，本发明实施例的血管支架的轴向/环向负泊松比特性可以通过角点尺寸的设计和调控得到调节，进而适应不同病人不同程度血管壁狭窄所需支撑的支架实际性能需求。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种多层级反手性血管支架，其特征在于，所述血管支架包括多个依次连接并呈环状的支架单元(a)，所述支架单元(a)包括基础单元(a1)、第一连接单元(a2)、第二连接单元(a3)，所述基础单元(a1)、所述第一连接单元(a2)和所述第二连接单元(a3)均包括多个胞元单元(b)，每个所述胞元单元(b)均由四个胞元相互对接形成方形状，每个所述胞元均包括角点(b1)、第一韧带(b2)、第二韧带(b3)、第三韧带(b4)以及第四韧带(b5)，所述角点(b1)具有四个连接点，四个所述连接点绕所述角点(b1)的中心轴间隔设置，所述第一韧带(b2)的一端、所述第二韧带(b3)的一端、所述第三韧带(b4)的一端以及所述第四韧带(b5)的一端分别与所述角点(b1)的四个连接点对应连接，所述第一韧带(b2)的另一端、所述第二韧带(b3)的另一端、所述第三韧带(b4)的另一端以及所述第四韧带(b5)的另一端分别向所述角点(b1)的外部延伸，所述第一韧带(b2)和所述第三韧带(b4)平行设置，所述第二韧带(b3)和所述第四韧带(b5)平行设置，所述第二韧带(b3)和所述第四韧带(b5)分别和所述第一韧带(b2)和所述第三韧带(b4)垂直设置；
所述基础单元(a1)由多个所述胞元单元(b)相互对接以形成方形状；
所述第一连接单元(a2)和所述第二连接单元(a3)均由多个所述胞元单元(b)相互对接以形成条状；
每个所述支架单元(a)中，所述基础单元(a1)设置有多个，多个所述基础单元(a1)绕所述环状的中心轴等角度间隔设置，相邻的两个所述基础单元(a1)之间通过所述第一连接单元(a2)连接；
相邻的两个所述支架单元(a)中，位于平行于所述环状中心轴的同一直线上的两个所述基础单元(a1)通过所述第二连接单元(a3)连接，以形成血管支架。
2.根据权利要求1所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，所述角点(b1)呈圆形或椭圆形，所述第一韧带(b2)的一端、所述第二韧带(b3)的一端、所述第三韧带(b4)的一端和所述第四韧带(b5)的一端分别相切在所述角点(b1)的四个连接点处。
3.根据权利要求1所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，所述角点(b1)呈方形，所述角点(b1)的四个连接点分别为所述角点(b1)的四个拐角处，所述第一韧带(b2)的一端、所述第二韧带(b3)的一端、所述第三韧带(b4)的一端和所述第四韧带(b5)的一端分别连接在所述角点(b1)的四个拐角处。
4.根据权利要求3所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，所述第一韧带(b2)、所述第二韧带(b3)、所述第三韧带(b4)和所述第四韧带(b5)分别与所述角点(b1)的四个边垂直连接。
5.根据权利要求1所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，一个所述支架单元(a)中，相邻的所述基础单元(a1)之间通过一个所述第一连接单元(a2)连接。
6.根据权利要求5所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，一个所述支架单元中，相邻的两个所述第一连接单元(a2)平行设置，且每个所述第一连接单元(a2)均对应连接在所述基础单元(a1)中的垂直于所述环状中心轴的一个边上。
7.根据权利要求1所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，相邻的两个所述支架单元(a)中，位于平行于所述环状中心轴的同一直线上的两个所述基础单元(a1)通过一个所述第二连接单元(a3)连接。
8.根据权利要求7所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，相邻的三个所述支架单元(a)中，相邻的两个所述第二连接单元(a3)平行设置，且每个所述第二连接单元(a3)均对应连接在所述基础单元(a1)中的平行于所述环状中心轴的一个边上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，所述基础单元(a1)、所述第一连接单元(a2)和所述第二连接单元(a3)中的所述胞元单元(b)中没有对接的韧带去除。
10.根据权利要求1-8任一项所述的一种多层级反手性血管支架，其特征在于，所述血管支架的制造材料为316L不锈钢、可降解镁合金或聚乳酸。
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