血管支架分类(材料相关)
(完整版)血管支架设计
膨胀
3.支架优化设计
分析结果
膨胀
3.支架优化设计
分析结果
径向支撑力
3.支架优化设计
分析结果
压握
3.支架优化设计
分析结果
压握
3.支架优化设计
分析结果
柔顺
3.支架优化设计
分析结果
柔顺
3.支架优化设计
分析结果
柔顺
3.支架优化设计
2.血管支架设计
参数计算
ac b
参数 金属覆盖率 （Φ4mm） 轴向短缩率 径向回弹率 支架壁厚 显影效果 支架压握直径 均匀扩张程度 径向支撑力 柔顺性
数值 10%
≤ 2% ≤ 2% 0.004in 优秀 <1.1mm 优秀 良好 良好
参数 标称直径 长度 波形数 节长 节数
数值 4mm 20mm 7 5mm 4
2.血管支架设计
二维模型建立
AutoCAD
三维模型建立
SolidWorks
2.血管支架设计
支架建模II-SolidWorks
2.血管支架设计
支架建模II-SolidWorks
2.血管支架设计
支架建模III
SolidWorks
2.血管支架设计
支架建模III
Pro/E
2.血管支架设计
支架建模Ⅳ
Inventor
2.血管支架设计
支架建模Ⅳ
Inventor
3.支架优化设计
优化设计过程
径向支撑力 径向反弹比 轴向缩短率 轴向柔顺性
支架模型
有限元模型
求解
结果分析 N
设计 要求
人工血管支架材质选择最佳方案计划报告主题
人工血管支架材质选择最佳方案计划报告主题1. 引言人工血管支架是一种重要的医疗器械，用于治疗心血管疾病，如冠心病和血管狭窄等。
材质的选择对人工血管支架的生物相容性、生物力学性能、血液相容性和长期安全性等方面都具有重要影响。
本报告旨在通过对比分析不同材质的特性，提出最佳的人工血管支架材质选择方案。
2. 材质选择的关键指标在选择人工血管支架材质时，需要考虑以下关键指标：2.1 生物相容性血管支架材质必须具有良好的生物相容性，能够促进血管内皮细胞的生长和修复。
此外，材质的表面应光滑，不易产生血栓或激活血小板等不良生物反应。
2.2 生物力学性能良好的生物力学性能对人工血管的功能和稳定性至关重要。
材质应具有足够的强度和柔韧性，以承受动脉内部的血流压力和脉动，并能够与周围组织良好地结合。
2.3 血液相容性人工血管支架材质应尽量减少或避免激活凝血系统和引起炎症反应。
此外，血液相容性也涉及到材料表面的抗菌性能，以防止感染的发生。
2.4 长期安全性材料应具备良好的长期安全性，并能够在体内长时间稳定存在而不产生损坏、分解或溶解的现象。
此外，重要的一点是材料不会释放有害物质或产生毒性反应。
3. 常见的人工血管支架材质目前，常见的人工血管支架材质包括金属、生物可吸收聚合物和生物无机复合材料。
3.1 金属材料金属材料如不锈钢、钛合金和镍钛合金常用于人工血管支架制造。
金属材料具有良好的强度和柔韧性，但其血液相容性相对较差，易导致血栓形成和异物反应。
3.2 生物可吸收聚合物生物可吸收聚合物材料如聚乳酸酪酸和聚羟基丁酸等具有良好的生物相容性和生物降解性。
然而，这些材料的强度和稳定性较差，可能会导致在术后需要多次更换。
3.3 生物无机复合材料生物无机复合材料如生物陶瓷和生物玻璃等可在一定程度上兼具金属材料和生物可吸收聚合物的优势。
这些材料具有优异的生物相容性和生物力学性能，并且在长期使用中能够保持稳定。
4. 最佳人工血管支架材质选择方案综合考虑上述指标，最佳人工血管支架材质选择方案应采用生物无机复合材料。
血管支架 降解 标准
血管支架降解标准是指在血管支架植入后，随着时间的推移，支架材料逐渐被人体吸收和代谢的过程。
这个过程通常需要几个月到几年的时间，具体取决于支架的材料和设计。
血管支架降解的标准主要包括以下几个方面：
1. 生物相容性：血管支架的材料必须具有良好的生物相容性，不会引起人体的免疫反应或毒性反应。
2. 机械强度：血管支架需要有足够的机械强度，能够支撑血管的正常血流。
3. 降解速率：血管支架的降解速率需要适中，既不能过快导致支架失效，也不能过慢影响血管的恢复。
4. 降解产物：血管支架降解后产生的降解产物需要对人体无害。
5. 降解后的稳定性：血管支架降解后，其结构和功能需要保持稳定，不会对血管造成二次伤害。
目前，常用的血管支架材料包括金属(如不锈钢、钴铬合金等)、聚合物(如聚乳酸、聚羟基丁酸等)和生物陶瓷(如氧化锆、氧化铝等)。
这些材料的降解速率和生物相容性各不相同，因此，选择合适的支架材料是保证血管支架降解标准的重要因素。
血管支架技术简介
陈锐
血管支架的概念： 血管支架是指在管腔球囊扩张成形的基础上， 在病变段置入内支架以达到支撑狭窄闭塞段 血管，减少血管弹性回缩及再塑形，保持管 腔血流通畅的目的。 主要种类：
大 动 脉 支 架
脑 血 管 支 架
冠 脉 支 架
肾 动 脉 支 架
冠脉支架 肾动脉支架
大动脉支架
脑血管支架
引自 王丽姿 李亚洁 冠状动脉腔内支架术后重度股动脉出血的相关因素分析 中华护理杂志 2003年 1月第 38卷第 1期
我们知道，血管支架可以帮助我们解决堵塞的问 题，但是血管是很精细的结构一旦装入了血管支 架，就要考虑它的使用年限以及生物相容性等诸 多问题，因此我们需要寻找最有效的办法来解这 些问题。
制备支架的材料分为天然材料和人工合成 材料，天然材料 是自然界中存在的大分 子物质，而人工合成材料多为高分子可降 解材料，如左旋聚乳酸等，种类繁多。
血管支架有很多种，根据支架设计的不同，可分为 网状支架，管状支架，缠绕型支架，环状支架。根 据支架材料的不同，可分为316L不锈钢支架，镍支 架等。
基于血管支架的介入性治疗方法具有微创伤 和高效性，成为治疗血管狭窄性冠心病的主 要方法，但早期的裸支架植入技术带来了支 架内再狭窄的问题。介入治疗造成血管壁损 伤引发的平滑肌细胞增生、血栓形成及血管 壁重塑被认为是造成再狭窄的三个主要原因。
药物洗脱血管支架利用血管支架解决血管壁
重塑，通过血管支架表面携载的药物对血管 受损伤部位进行局部给药，预防平滑肌细胞 增生和血栓形成，从而有效地解决了血管支 架内再狭窄问题。
在生物可降解支架的基础上，我们或许能设计 出一种直接抑制肿瘤细胞增殖的新型支架，或 者设计出一些抗体与癌细胞表面的抗原特异性 结合，从而达到修复血管壁，抑制病情恶化的 目的。
血管支架类生物医用材料系列4--记忆金属材料
3.
有关记忆金属NITINOL的基本事实
4. 其基本组成成分一般为镍钛原子数各一半(即50% atomic each; 或55-57%Wt的镍和43-45%Wt左右的 钛,镍钛两者比例的略为变化会对材料的性质产生重 大影响;其它微量元素Cu, Nb, Fe, Hf 可加入以调整 镍钛形状记忆合金的性质
Because the material can change from one phase to the other with a simple shearing motion of the atoms within the crystal structure and no diffusion or large movement of atoms is required, the transition can occur virtually instantly; and more over, the “tilted” twin forms of the martensite can be flipped to the opposite “tilt” by the application of stress without damaging the crystal structure).
微创手术与介入医疗工程学导论
有关记忆金属的基本事实:
2. 镍钛合金的记忆效应是美国海军兵工实验室( Naval Ordinance Laboratory)的Wiley 和Buechler 1962年 偶然发现的。 在医学上常用的记忆合金为镍钛（Ni-Ti ）合金或 称Nitinol,取自(Nickel/ Titanium / Naval Ordinance Laboratory).
Shape Memory Effect:
心血管支架分类
心血管支架分类
心血管支架的分类主要依据其设计、材质、功能和用途等因素。
以下是一些常见的分类方式：
1. 根据设计：可以分为网状支架（wallstent）、管状支架、缠绕型支架、环状支架等。
2. 根据材质：可以分为金属支架（如不锈钢、镍钛合金、钴铬合金等）和非金属支架（如聚合物或碳材料等）。
3. 根据功能：可以分为单纯支撑型支架和治疗型支架。
治疗型支架包括在支架外表涂带药物或利用支架外的覆膜携带治疗物质的支架或放射性支架等。
4. 根据用途：可以分为冠状动脉支架、颅内动脉支架、肾动脉支架、外周血管支架、主动脉支架等。
5. 根据表面处理情况：可以分为裸露型、涂层型和覆膜型。
裸露型表面仅作抛光处理；涂层型在金属表面涂以肝素、氧化钛等物质；覆膜型即在金属支架外表覆以可降解或不可降解的聚合物薄膜。
6. 根据在血管内的展开方式：可以分为自展式和球囊扩张式两种。
前者如Z型支架及网眼状的支架等，其可在血管内自行扩张；后者自身无弹性，依靠球囊扩张到一定径值而贴附于血管内。
这些分类方式并不是绝对的，有些支架可能兼具多种分类特点。
心血管支架的设计和制造需要考虑到诸多因素，包括血管的形状、大小、病变情况以及患者的年龄、身体状况等。
因此，在选择合适的支架时，需要综合考虑各种因素。
血管支架类生物医用材料系列6--药物控制释放材料
1. 扩散控释（Diffusion-Controlled Release System）：药物以物理方 式结合在聚合物基质中，通过扩散作用达控制释放的目的； 1）The Reservoir System: 药物集中在中心，外 面包括了聚合物膜(Fairly Stable Diffusion Rate) 2）The Matrix System: 药物均匀分散在整个聚 合物基质中(Release rate decreases over time)
Reservoir Caused by the swelling and often mixed with a diffusion process, the incorporate drug is released.
Matrix
特点：通过对水凝胶的化学结构设计，可使其溶 胀度对外界环境因素（如pH值、温度、离子强度、 微创手术与介入医疗工程学导论 氧分压等）具有响应性（收缩或膨胀），从而可 以制作生物反馈释放体系。
2）Bulk Degradable System
Caused by the biological degradation of the carrier material, the drug releases out of the matrix. Whether a polymer is degradable or not depends upon some chemical characteristics like molecular weight, hydrophobicity, and other factors.
3.
4.
Hydrophilic degrades faster than hydrophobic polymers.
支架金属材料
(4) 可视性:支架在置入时一般采用“X 光”引导,要求材料具有“X 光”可视性。由于需要使用核磁共振成像(MRI) 进行血管造影,要求 材料同时具有MRI 可视性。
冠状动脉支架材料
(5) 良好的扩张性及压缩性:理想的支架应具有较大的扩张比,使得支架能够 压缩到尽可能小,以穿过狭窄的血管通路到达靶血管部位,然后扩张到预先设 计的直径。小于设计直径就会增加血栓形成的危险,而过度扩张对血管内膜压 迫又会造成弹性损伤。
Durable
理想 材料
MRI compatible
Strong Surface finish
Radiopaque Biocompatible
Corrosion resistant
冠状动脉支架材料
作为血管植入物,冠状动脉支架材料主要应满足以下条件: (1) 生物相容性:支架置入体内后与血液及血管壁接触,良好的生物相容性要 求不产生炎症和致敏反应,有效减少急性血栓形成和阻止内膜组织增生,并且 具有良好的抗凝血性。
颈动脉支架：属于自扩张支架，采用激光雕刻的方法由镍钛管材料制成，支 架事先处理到需要的尺寸，然后压握到输送鞘管内( 直径1.7mm~2.0mm)，由 于镍钛材料具有优异的超弹性，支架在很小的鞘管内不会发生塑性变形。输 送鞘管到达颈动脉狭窄部位后，后撤鞘管释放支架，支架自行恢复其形状， 同时把狭窄的部位撑开。 该支架的优点有：支架的短缩率小，释放精确性高；支架具有良好的支撑强 度；支架贴壁性好，能与血管自然解剖形态一致，同时减少了血栓形成的风 险。 针对颈总动脉和颈内动脉的解剖结构，可以设计锥形支架，以适应由粗 的颈总动脉到细的颈内动脉血管结构变化。
撑力，可制成更小的支架,更容易达到血管远端。
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血管支架分类
金属支架
缺点：
血液相容性不佳；
持续性机械牵拉；
异物炎性反应；
血管内皮细胞功能受损。
（金属裸支架）金属可降解血管支架
可降解金属材料取材范围相对狭窄，主要围绕人体体液中金属离子的各种成分进行调配，或添加少量稀有金属来改善其力学性能。
缺点：生物降解性能，生物相容性不理想；
随支架质量下降，支撑性能亦减少。
聚合物支架
优点：聚合物支架与血管壁的相容性好于金属支架；
可避免后期的内膜增殖,特别是可降解的聚合物支架.
缺点：聚合物支架的径向力比金属支架小，因此需要更大的支撑厚度，从而造成支架体积较大，无法达到远端小血管；
置入时无法用气囊将其完全扩张，不得不使用加热的方法，对血管造成潜在的危险；较大的回弹力；
X射线示踪性不理想，聚合物材料密度低于金属材料，无法在X射线下清晰显影，通常是借助输送器的金属定位标志做参照；
复查不便。
涂层支架
涂层支架( coated stents)就是将具有良好生物相容性的材料,通过特殊涂覆技术包被于金属支架表面,隔绝金属支架与血管组织的接触,抑制血小板的聚集.
主要的涂层支架有金属涂层支架、生物可降解膜被覆金属支架,此外还有PC涂层支架、碳化硅涂层支架、碳分子涂层支架、多聚物涂层支架、静脉覆盖支架等
金属涂层支架
缺点：金属有较高的表面电位和吸附负性粒子，有致血栓特性；
实践证明金、银、铜覆盖支架并不能解决新生内膜增殖和致血栓形成的问题.
生物可降解膜被覆金属支架
优点：血栓源性小，炎性反应轻微；
较好的血管支撑力；
减少支架再狭窄和内膜增殖；
提高了支架的生物相容性；
不存留异物，安全、无毒；血栓形成、异物反应及新生内膜增生少，内皮化更完全；
可抑制早期的血栓形成和晚期的新生内膜增生研究较多的是纤维蛋白被覆的支架；可减少新生内膜增生及减少异物反应,使局部血管结构保持完整,减少再狭窄的发生率.缺点：
机械强度、体积及所载药物的释放速度等方面还不能完全适应临床需要；
相较于金属材质，相对力学强度普遍较低；
可降解高分子血管支架的弹性回缩普遍较大，适合做成自膨胀型；
其降解产物的积累会引起引起局部炎症反应
磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine, PC)
优点：人类细胞膜外层的主要脂质组成部分；
具有电中性、高亲水性、无毒和在生理pH值下稳定的特性.；
PC涂层模仿人体自然细胞膜的化学特性,可降低摩擦系数,减少支架表面纤维蛋白原的结合和血小板的激活与粘附,从而减低支架植入后的急性/亚急性血栓形成.
碳化硅涂层
优点：可减少支架的血栓形成；
碳分子涂层可阻止金属支架释放重金属离子而诱导的血小板激活;
可使支架表面更光滑,以增强支架的生物相容性,减弱其抗原性而防止血栓形成.
自体静脉移植覆盖支架
优点：由传统支架上覆盖静脉血管内皮细胞构成,可能是PTCA的理想支架；
可减少支架致血栓特性和局部组织反应。