CN115778655A - 一种基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架。该混合负泊松比结构是由单个胞元在平面内周期性扩展而来，该胞元由传统内凹负泊松比胞元与箭头结构、蛇形结构混合而成。该混合负泊松比结构较好地保留了传统内凹蜂窝的负泊松比性能，同时增强了其在垂直方向的弯曲刚度以及在水平方向的弯曲柔度。所提血管支架是由该结构在空间上卷曲而成，并通过形状记忆金属制备。所提支架具有自展开和负泊松比双重性能，同时进一步改善了传统结构的径向支撑性与轴向柔顺性，具有优良的力学性能与生物相容性。

Description

一种基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架

技术领域

本发明属于血管支架领域，具体涉及基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架。

背景技术

作为一种常见的心血管介入设备，血管支架已被用于治疗各种动脉粥样硬化相关的疾病。支架本身功能以及血管结构的复杂性对支架结构的力学性能提出了多项要求，其中最主要的指标包括径向支撑性、轴向柔顺性、轴向短缩率以及生物相容性等。

传统的球囊扩张（BE）支架依靠气囊膨胀使结构发生塑性变形，并依靠气囊膨胀力直接撑开病变血管，该过程可能会引起支架不完全展开或者支架过渡展开的情况。前者容易引发支架和血管壁之间的新生内膜增生，增加支架内再狭窄风险；后者可能会导致血管损伤或者破裂。

此外，当支撑的球囊被移除时，支架的弹性后坐力也可能导致晚期支架错位。对上述问题，自扩张（SE）支架被认为具有显著的优势。SE支架通常被限制在输送导管中，当它在指定位置释放时，可以依靠其自身弹性力自动扩张以打开病变血管。由于弹性应变能的逐渐释放，SE支架可以持续支撑血管壁，降低了支架植入及晚期预后不良的风险。

然而，由于超弹性材料的杨氏模量较低，SE支架的支撑强度显著低于BE支架。同时，由于结构的短缩效应，支架打开过程容易出现覆盖不全而引起再狭窄。

因此，开发新一代具有优良力学性能以及生物相容性的支架具有重要意义。

负泊松比结构是一种具有特殊变形能力的人工结构，区别于常规正泊松比材料和结构，其在拉伸时表现出横向膨胀的反常行为。基于负泊松比结构设计的血管支架克服了传统支架的轴向短缩效应，已经引起广泛的关注。

公开号：CN113693798A，发明名称为一种基于拉胀蜂窝的形状记忆合金血管支架及其制备方法的专利申请，公开了一种由多个周期性单胞构成的血管支架，基本单胞为具有拉胀效应的内凹蜂窝结构。在该申请中，由于内凹蜂窝结构及其特有组合方式，存在传统内凹蜂窝支架径向支撑性能以及轴向弯曲性能较差的缺陷，在应用于植入人体的血管支架中，还需要进一步提高支架的支撑性能以及柔顺性能。

发明内容

本发明目的在于针对现有传统内凹蜂窝支架径向支撑性能以及轴向弯曲性能较差的缺陷，提供了一种基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架。

本发明的技术方案：本发明公开了一种可自动测量振动感觉阈值的振动感觉阈值VPT检测仪，包括有若干具有负泊松比效应胞元组件组成的环形管状结构的血管支架，所述胞元组件包括上下对称且左右也对称的胞元和柔性连接结构；

所述胞元包括平行设置的第一水平胞壁和第二水平胞壁；所述第一水平胞壁和第二水平胞壁关于侧胞壁对称；

所述第一水平胞壁两端分别设有第一斜胞壁；

所述第二水平胞壁两端分别设有第二斜胞壁；

所述第一水平胞壁、第二水平胞壁及第一斜胞壁、第二斜胞壁组成六边体胞元结构；

所述第一斜胞壁和第二斜胞壁相交处设有侧胞壁；所述侧胞壁平行于所述第一水平胞壁；所述第一水平胞壁和第二水平胞壁关于侧胞壁对称；

所述侧胞壁两侧对称设有第一胞壁和第二胞壁；所述第一胞壁平行于所述第一斜胞壁；所述第二胞壁平行于所述第二斜胞壁；

环形水平方向上，两相邻胞元组件通过侧胞壁连接柔性连接结构，实现串联；

环形竖直方向上，两相邻胞元组件竖直叠放，所述第一水平胞壁互相重合。

进一步的，所述柔性连接结构包括依次平行等距设置的第一垂直胞壁、第二垂直胞壁和第三垂直胞壁；所述第一垂直胞壁与第三垂直胞壁关于所述第二垂直胞壁中点中心对称；所述第一垂直胞壁、第二垂直胞壁分别通过过渡段连接所述第二垂直胞壁的上下两端。

进一步的，所述第一水平胞壁与所述第一斜胞壁的夹角

小于90度。

进一步的，所述侧胞壁处于所述六边体胞元结构外侧。

进一步的，所述第一斜胞壁与所述第一胞壁长度相同。

进一步的，所述第一垂直胞壁长度为所述第二垂直胞壁长度一半。

进一步的，所述胞元组件由形状记忆合金制成。

进一步的，所述胞元组件由镍钛合金制成。

本公开的有益效果在于：

1.本发明中组成血管支架的胞元组件，在传统内凹负泊松比胞元的基础上进行改进，改变胞元组件自身结构以及胞元组件间的排列方式，显著提高了结构垂直方向的弯曲刚度，以及在水平方向的弯曲柔度，使得本发明中由胞元组件构建的血管支架在某一方向有较高柔顺性的应用场景。血管支架结构是基于所提混合负泊松比结构设计而成，具有显著的负泊松比效应，在血管内展开时无短缩效应，避免了斑块覆盖不全的不良后果。

2.血管支架具有可自扩张支架的优良性能，如良好的扩张性能，生物相容性能以及持续的支撑性能；同时，由于结构的改进，相比于传统内凹蜂窝支架，本发明进一步增强了弯曲力学性能，使得支架更容易适应弯曲血管的形状，并提供更强的进行支撑。

附图说明

图 1为本发明中胞元组件的具体结构示意图；

图 2本发明中若干胞元组件的组合状态示意图；

图 3 为图2的三维状态示意图；

图4为本发明中血管支架的整体结构示意图；

图5位本发明中血管支架卷曲及展开过程的计算机模拟图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

本发明在传统内凹胞元的基础上，设计了一种新型混合负泊松比结构，并提出了一种新型负泊松比自展开支架，下面将结合具体实施例来进一步阐明本发明原理：

图1给出了所提混合负泊松比结构的单个胞元平面模型，胞元组件包括上下对称且左右也对称的胞元和柔性连接结构；

胞元包括平行设置的第一水平胞壁11和第二水平胞壁12；第一水平胞壁11和第二水平胞壁12关于侧胞壁5对称；

第一水平胞壁11两端分别设有第一斜胞壁21；

第二水平胞壁21两端分别设有第二斜胞壁22；

第一水平胞壁11、第二水平胞壁12及第一斜胞壁21、第二斜胞壁22组成六边体胞元结构；第一水平胞壁11与第一斜胞壁21的夹角

小于90度。

第一斜胞壁21和第二斜胞壁22相交处设有侧胞壁5；侧胞壁5处于六边体胞元结构外侧。侧胞壁5平行于第一水平胞壁11；第一水平胞壁11和第二水平胞壁12关于侧胞壁5对称；

侧胞壁5两侧对称设有第一胞壁41和第二胞壁42；第一胞壁41平行于第一斜胞壁21；第二胞壁42平行于第二斜胞壁22；第一斜胞壁21与第一胞壁41长度相同。

环形水平方向上，两相邻胞元组件通过侧胞壁5连接柔性连接结构，实现串联；

环形竖直方向上，两相邻胞元组件竖直叠放，第一水平胞壁41互相重合。柔性连接结构包括依次平行等距设置的第一垂直胞壁61、第二垂直胞壁62和第三垂直胞壁63；第一垂直胞壁61与第三垂直胞壁63关于第二垂直胞壁62中点中心对称；第一垂直胞壁61、第二垂直胞壁62分别通过过渡段64连接第二垂直胞壁62的上下两端。第一垂直胞壁61长度为第二垂直胞壁62长度一半。

其中，胞元组件由镍钛合金制成。

图2给出了由上述胞元周期性整列而成的混合负泊松比结构。该结构在水平和垂直方向上的胞元数目统一为3。

胞元与胞元之间通过复制移动的方式进行组合，以保证每个胞元具有相同的结构与尺寸。垂直方向上，胞元的上下水平胞壁互相重合，倾斜胞壁互相连接；

水平方向上，左右两侧端点相互连接。

结构整体尺寸可通过设计胞元的长度与高度以及周期排列的数量进行调整，以适应不同的应用需求。

本发明中，混合结构的胞壁是以矩形为截面的梁结构，矩形的厚度与宽度分别为t和b。厚度t是平面内参数，可用于调节结构的孔隙率；宽度b是面外参数，可用于调整结构沿平面拉伸的长度，其中，b/t应在1-2之间。

图4及5给出了所述新型血管支架的三维结构图。该支架的是由上述平面混合负泊松比结构卷曲而成：将图2及3中混合负泊松比结构沿垂直方向进行卷曲，其卷曲形成的圆柱周长为原结构的垂直长度，圆柱高度为原结构的水平长度。

本发明中，构成血管支架的胞壁由镍钛合金圆柱壳通过激光切割加工而成，对获得的毛坯件还需要热处理、表面抛光以及倒角处理，最终形成的支架具有良好的力学性能和生物相容性，能够满足临床使用需求。

当支架在指定血管被释放时，由于负泊松比效应，其在径向上扩张的同时，在轴向上也同时向外延伸，从而扩大支架的覆盖面积，避免覆盖不充分。

图5给出了支架卷曲-展开过程的计算机模拟图，可以明显看出，在支架展开后，其径向和轴向都有不同程度的扩大。其中，径向尺寸由直径的30%恢复到100%；轴向尺寸比压缩时增大了16%，说明了其负泊松比性能的有效性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架，包括有若干具有负泊松比效应胞元组件组成的环形管状结构的血管支架，其特征在于：所述胞元组件包括上下对称且左右也对称的胞元和柔性连接结构；

所述胞元包括平行设置的第一水平胞壁（11）和第二水平胞壁（12）；所述第一水平胞壁（11）和第二水平胞壁（12）关于侧胞壁（5）对称；

所述第一水平胞壁（11）两端分别设有第一斜胞壁（21）；

所述第二水平胞壁（21）两端分别设有第二斜胞壁（22）；

所述第一水平胞壁（11）、第二水平胞壁（12）及第一斜胞壁（21）、第二斜胞壁（22）组成六边体胞元结构；

所述第一斜胞壁（21）和第二斜胞壁（22）相交处设有侧胞壁（5）；所述侧胞壁（5）平行于所述第一水平胞壁（11）；所述第一水平胞壁（11）和第二水平胞壁（12）关于侧胞壁（5）对称；

所述侧胞壁（5）两侧对称设有第一胞壁（41）和第二胞壁（42）；所述第一胞壁（41）平行于所述第一斜胞壁（21）；所述第二胞壁（42）平行于所述第二斜胞壁（22）；

环形水平方向上，两相邻胞元组件通过侧胞壁（5）连接柔性连接结构，实现串联；

环形竖直方向上，两相邻胞元组件竖直叠放，所述第一水平胞壁（41）互相重合。

2.根据权利要求1所述的基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架，其特征在于：所述柔性连接结构包括依次平行等距设置的第一垂直胞壁（61）、第二垂直胞壁（62）和第三垂直胞壁（63）；所述第一垂直胞壁（61）与第三垂直胞壁（63）关于所述第二垂直胞壁（62）中点中心对称；所述第一垂直胞壁（61）、第二垂直胞壁（62）分别通过过渡段（64）连接所述第二垂直胞壁（62）的上下两端。

3.根据权利要求2所述的基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架，其特征在于：所述第一水平胞壁（11）与所述第一斜胞壁（21）的夹角

小于90度。

4.根据权利要求3所述的基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架，其特征在于：所述侧胞壁（5）处于所述六边体胞元结构外侧。

5.根据权利要求1所述的基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架，其特征在于：所述第一斜胞壁（21）与所述第一胞壁（41）长度相同。

6.根据权利要求5所述的基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架，其特征在于：所述第一垂直胞壁（61）长度为所述第二垂直胞壁（62）长度一半。

7.根据权利要求1-6中任一所述的基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架，其特征在于：所述胞元组件由形状记忆合金制成。

8.根据权利要求7所述的基于混合负泊松比结构的新型自扩张血管支架，其特征在于：所述胞元组件由镍钛合金制成。

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