CN108836566A - 一种改进狗骨头效应的新型支架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进狗骨头效应的新型支架，由多个相连的圆周方向的支架环和连接支架环的轴向支架连接筋组成的顺序环支架结构，所述支架环是在支架结构中起主要支撑作用的环状支撑体，所述支架结构轴向整体形状呈两端直径大中间直径小的纺锤形。该改进狗骨头效应的新型支架，通过增加支架两端端部直径使其有一定的扩张，其支架结构整体形状像纺锤形，这有助于减少气囊各段的膨胀不一致现象，该结构的新型支架气囊膨胀时的狗骨头效应有明显的减小。

Description

一种改进狗骨头效应的新型支架
技术领域
本发明涉及血管介入医疗领域，具体为一种改进狗骨头效应的新型支架。
背景技术
心脏支架又称冠状动脉支架，是心脏介入手术中常用的医疗器械，具有疏通动脉血管的作用。尽管支架已广泛使用于心血管介入的临床治疗，但此类装置仍有可能导致一些不良反应，最常见的是炎症反应以及血栓形成和血管再狭窄。炎症反应现在普遍通过在支架表面附着药物加以治疗，但由此会产生抑制内膜增殖反应导致暴露部位为血栓形成提供了理想的位置，而再狭窄是由于血管损伤等多种反应造成的，患者的不同疾病特征及支架的设计结构是导致在支架植入过程中造成血管损伤的主要原因。由于需要将支架准确的置入血管狭窄处，为了防止血管损伤，支架其灵活性也需十分好来与血管变形保持一致。为了防止再狭窄及血栓形成，要求支架具有较高的平均覆盖率。
早期支架一般设计分为开槽管几何形状(如Palma支架)或线圈几何形状(如Gianturco-Roubin Flex支架)。经过长期使用及理论验证表明，虽然开槽管式支架径向强度较好，但缺乏灵活性，而线圈式支架正好相反。一般而言，冠状动脉支架是管网状结构，而在小型脉管中，使用线圈状支架。现今的支架基本依据这两种支架结合改良成型，各种支架设计具有鲜明对比的几何特征。在支架植入期间，支架会表现出典型的狗骨头的效应。狗骨头效应是指支架输送系统在充盈至最大推荐充盈压力时，球囊近端、远端直径均大于支架近端、远端直径，这时候在X射线下看起来颇像一根狗骨头，故称狗骨头效应。气囊-支架膨胀过程中出现的瞬时狗骨头效应会对血管造成一定的损伤，进而致使血管内膜增殖，这种新生的内膜会造成血管腔的再狭窄。在临床中希望气囊-支架展开过程中狗骨头效应越小越好，因此本发明的主要目标是对支架进行结构的改进，来缩小支架的狗骨头率。
发明内容
本发明目的是：提供了一种通过结构的改进有效减小了狗骨头效应的新型支架。
本发明的技术方案是：一种改进狗骨头效应的新型支架，由多个相连的圆周方向的支架环和连接支架环的轴向支架连接筋组成的顺序环支架结构，所述支架环是在支架结构中起主要支撑作用的环状支撑体，所述支架结构轴向整体形状呈两端直径大中间直径小的纺锤形。
进一步地，所述支架结构为镜面对称，且支架环的数目为单数。
进一步地，各所述支架连接筋对称均匀分布且其方向具有一致性。
进一步地，所述支架环为S型单元的支架环；所述支架连接筋为1型连接筋。
进一步地，所述支架环为S型单元的支架环；所述支架连接筋为C型连接筋。
进一步地，所述支架环为S型单元的支架环；所述支架连接筋为S型连接筋。
进一步地，所述支架结构的长度为12.16mm、外径2.86mm、内径2.56mm、厚度0.1mm、连接环数为3层、其材料为316L不锈钢。
本发明的优点是：通过增加支架两端端部直径使其有一定的扩张，其支架结构整体形状像纺锤形，这有助于减少气囊各段的膨胀不一致现象，该结构的新型支架气囊膨胀时的狗骨头效应有明显的减小，即在临床上该支架植入血管期间狗骨头效应有明显的减小。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明的S-1型新型支架的结构示意图；
图2是本发明的S-C型新型支架的结构示意图；
图3是本发明的S-S型新型支架的结构示意图；
图4是现有技术的S-1型支架平面图(左)及其三维模型(右)；
图5是现有技术的S-C型支架平面图(左)及其三维模型(右)；
图6是现有技术的S-S型支架平面图(左)及其三维模型(右)；
图7是现有技术的S-1型支架气囊膨胀展开过程示意图；
图8是现有技术的S-1型支架在气囊膨胀过程中取狗骨头效应最大的一帧的示意图；
图9是现有技术的S-C型支架在气囊膨胀过程中取狗骨头效应最大的一帧的示意图；
图10是现有技术的S-S型支架在气囊膨胀过程中取狗骨头效应最大的一帧的示意图；
图11是本发明的S-1型支架气囊膨胀展开过程示意图；
图12是本发明的S-C型支架气囊膨胀展开过程示意图；
图13是本发明的S-S型支架气囊膨胀展开过程示意图。
具体实施方式
如附图1～3所示，本发明所述的一种改进狗骨头效应的新型支架，由多个相连的圆周方向的支架环1和连接支架环1的轴向支架连接筋2组成的顺序环支架结构，所述支架结构轴向整体形状呈两端直径大中间直径小的纺锤形；支架环1是在支架结构中起主要支撑作用的环状支撑体，支架的总体结构决定了支架的径向支撑力的强度，支架的轴向弯曲性能主要取决于支架连接筋2的结构，支架的长度可以通过调整连接环的数量来选择。
在扩张狭窄的血管时支架环发挥主要作用，根据Pant Sanjay等人关于支架几何参数和多学科优化的相关研究，一般环单元体形状设计为U形，V形，S形，P型或N形元件，因为这类形状元件能保持相当好的扩张率的同时也有较好的灵活度。本实施例参考其研究结果，以各项性能较为均衡的S型单元设计本实施例的连接环。
所述支架连接筋主要保证支架在血管的运输过程中有较好的柔顺性以防止支架对于血管的损伤，本实施例参考Mori Koji等人对于不同形式连接筋支架力学性能的研究，采用性能较为合适的1型，C型及S型三种连接筋。
综上所述，本实施例选择S型单元的连接环及1型，C型及S型三种连接筋的组合设计整体支架，即主要设计三种支架结构：S-1，S-S，S-C型，如附图4～6所示。
在球囊膨胀过程中，由于其端部不受约束使其产生非均匀膨胀，产生如前文所述的狗骨头效应，在气囊-支架膨胀过程中出现的瞬时狗骨头效应会对血管造成一定的损伤，进而致使血管内膜增殖，这种新生的内膜会造成血管腔的再狭窄。因此在临床中希望气囊-支架展开过程中狗骨头效应越小越好。研究中一般以狗骨头率DR来定量描述支架的狗骨头效应[Mechanical behaviour modelling of balloon-expandable stents]，其定义为
其中，Dend为气囊在膨胀过程狗骨头效应最大时的端部直径，Dmiddle为气囊中间部分的直径。
下面通过对现有技术中呈圆柱状的支架和本发明的呈纺锤型的新型支架分别通过球囊模型的建立来对其支架进行狗骨头效应分析。将球囊模型与现有技术中呈圆柱状的支架合理装配为气囊支架模型，导入Aabqus进行气囊-支架膨胀模拟，设置支架参数见下表1，其气囊-支架系统中支架展开过程如图7所示，对比图7与图4可以看出，气囊在膨胀至坍缩过程中，其支架的变形与简化载荷的支架行为有一定的区别，且在图7的第二幅图中可以看出其有狗骨头效应。
表1装配现有技术中S-1型支架材料参数
在气囊膨胀过程中取狗骨头效应最大的一帧分析现有技术中的S-1型支架、S-C型支架和S-S型支架其径向位移如图8～10所示，将图中径向位移数据转化为气囊中部直径Dmiddle和端部直径Dend记入下表2中，从表2中可以看出，S型支架的狗骨头效应比较明显，其中S-1型支架的狗骨头率最大，S-S型支架的狗骨头率最小。因此对于连接筋来说，S环支架的连接筋其结构越弯曲，其狗骨头率越小。
表2现有技术中的S-1型、S-C型和S-S型支架狗骨头率
支架类型 S-1型 S-C型 S-S型
Dmiddle 3.761 3.658 4.473
Dend 4.912 4.675 5.431
狗骨头率DR 23.43％ 21.75％ 17.64％
以狗骨头效应最大的S环支架为例探讨改进支架结构对气囊-支架系统造成的影响，增加支架端部直径使其有一定的扩张，S环的三种支架结构重绘如图1～3所示，可以看出，支架改进过后其整体形状像纺锤形，这有助于减少气囊各段的膨胀不一致现象，模拟改进后的三种支架展开过程，其气囊的行为如图11～13所示，对比图11～13与图8～10可以看出改进支架结构后气囊膨胀时的狗骨头效应有明显的减小，将改进支架后的数据记入表3中，对比表2及表3数据可以看出改进后支架的狗骨头率有明显的减小，这说明了此类改进较为有效。
表3改进后的S-1型、S-C型和S-S型支架狗骨头率
支架类型 S-1型 S-C型 S-S型
Dmiddle 4.423 4.351 4.363
Dend 4.608 4.536 4.550
狗骨头率DR 4.01％ 4.08％ 4.10％
对本发明的技术方案进一步的说明，为了减少支架在展开过程随气囊膨胀而产生相对旋转的可能性，本发明所述的改进狗骨头效应的新型支架的支架结构为镜面对称，且支架环数目为单数，这样可以将血管壁的损伤最小化，参照病人数据及支架标准，本实施例设计支架为3层连接环结构。为了使支架径向支撑力较强，且同时具有优良的血管柔顺性和轴向弯曲性，所述支架连接筋对称均匀分布且其各方向具有一致性，这样可以减少整个支架上各个连接环在轴向上缩短的累积，从而减少支架膨胀后的轴向缩短量。
对本发明的技术方案进一步的说明，为了尽量平衡支架的各种性能指标，本发明选取支架的结构参数为：长度12.16mm、外径2.86mm、内径2.56mm、厚度0.1mm、连接环数3层，材料为316L不锈钢。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种改进狗骨头效应的新型支架，由多个相连的圆周方向的支架环和连接支架环的轴向支架连接筋组成的顺序环支架结构，所述支架环是在支架结构中起主要支撑作用的环状支撑体，其特征在于：所述支架结构轴向整体形状呈两端直径大中间直径小的纺锤形。
2.根据权利要求1所述的一种改进狗骨头效应的新型支架，其特征在于：所述支架结构为镜面对称，且支架环的数目为单数。
3.根据权利要求1所述的一种改进狗骨头效应的新型支架，其特征在于：各所述支架连接筋对称均匀分布且其方向具有一致性。
4.根据权利要求1所述的一种改进狗骨头效应的新型支架，其特征在于：所述支架环为S型单元的支架环；所述支架连接筋为1型连接筋。
5.根据权利要求1所述的一种改进狗骨头效应的新型支架，其特征在于：所述支架环为S型单元的支架环；所述支架连接筋为C型连接筋。
6.根据权利要求1所述的一种改进狗骨头效应的新型支架，其特征在于：所述支架环为S型单元的支架环；所述支架连接筋为S型连接筋。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种改进狗骨头效应的新型支架，其特征在于：所述支架结构的长度为12.16mm、外径2.86mm、内径2.56mm、厚度0.1mm、连接环数为3层、其材料为316L不锈钢。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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