检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：于洋四川大学

学位级别：博士

背景和目的良好的血管通路是顺利血液透析治疗的前提,是终末期肾脏病患者(end stage renal disease,ESRD)的“生命线”。中心静脉闭塞性疾病(central venous occlusive disease,CVOD)是ESRD血液透析患者常见且严重的通路并发症,是导致... 详细信息

背景和目的良好的血管通路是顺利血液透析治疗的前提,是终末期肾脏病患者(end stage renal disease,ESRD)的“生命线”。中心静脉闭塞性疾病(central venous occlusive disease,CVOD)是ESRD血液透析患者常见且严重的通路并发症,是导致通路功能障碍的主要原因之一。老年ESRD患者作为最主要、增长最快的ESRD人群,其血管通路建立与维护也最为棘手;目前缺少我国老年ESRD人群血管通路及CVOD罹患风险的临床研究。在介入肾脏病领域,以PTA和PTS(percutaneous transluminal angioplasty with stent placement,PTS)为代表的微创介入手术可作为症状性CVOD的一线治疗手段,其临床疗效直接影响血透患者的远期预后。支架内再狭窄(in-stent restenosis,ISR)是影响PTS远期通畅性的重要原因,但目前我国PTS治疗透析相关CVOD及术后ISR的临床诊疗及基础机制研究较少。在动脉疾病中,支架植入所致术后血管力学环境改变是ISR的主要原因之一;而因静脉疾病血管状态、血流动力学等方面均有明显差异,基于动脉疾病特点设计的外周血管支架是否适合CVOD等静脉闭塞性疾病仍不确切。随着计算机性能和模拟计算算法的优化,以数值模拟技术的计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)精准度大幅提升;对许多无法依靠动物实验获取的数据,可通过CFD获得并与临床研究结果相印证。本课题主要通过ESRD患者CVOD危险因素及PTS治疗的单中心回顾性临床研究,分析PTS术后ISR的影响因素及机制;基于临床诊疗需求的缺少透析通路领域静脉用血管支架,借助FEM生物力学方法比较不同血管支架构型的生物力学效应,探寻更佳的新型静脉支架构型设计。材料和方法本课题临床研究部分聚焦血液透析相关CVOD临床诊治,包含两项单中心临床观察研究。第一项临床观察研究连续纳入2007年1月～2018年10月至华西医院肾脏内科行初次长期血管通路的老年ESRD患者。通过电子病历系统,记录患者的人口学信息、ESRD病因、并存疾病、术前血透情况,长期血管通路的类型、部位、通畅情况;临床随访血管通路的成熟、使用、功能障碍及原因、废弃、更换及重建等事件。将CVOD发生作为阳性事件;将最后一次随访,或患者最后一次再入院的出院日期,或死亡日期作为观察终点。根据患者的长期通路史分组;寿命表法用于计算通路的初级及累积通畅率;多变量Logistic回归模型用于探索CVOD的危险因素。第二项临床研究回顾性纳入2016年9月～2019年9月于华西医院肾脏内科因症状性CVOD行第一次PTS治疗的维持性血透患者。通过电子病历系统,记录患者的人口学信息及临床特征。采用钝性开通技术,经皮上腔静脉直接穿刺技术、房间隔穿刺套等各项锐性开通技术开通静脉闭塞段;根据病变程度及部位等因素经验性选择SMART金属裸支架、Fluency金属覆膜支架、Viabahn金属覆膜支架、或Z型金属裸支架等各项血管支架植入。记录CVOD介入手术治疗结局、并发症及再次干预情况。将PTS术后ISR作为阳性事件;将最后一次随访,或患者最后一次再入院的出院日期,或死亡日期作为观察终点。根据长期通路史、解剖成功、ISR将研究对象分组;采用寿命表法计算PTS术后通畅率;多变量Logistic回归分析探索ISR的危险因素。在血管支架治疗CVOD的临床研究基础上,开展FEM方法的血管支架在静脉血管损伤模型的生物力学评价等医工结合转化研究。根据生产商公布的支架材料、构型等设计要素,利用Auto CAD软件对激光雕刻支架进行二维平面设计;利用Abaqus软件的梁单元模拟、阵列功能、Wrap Mesh卷曲插件模拟编织支架。支架模型采用相同材质及密度,总体积差控制在10%内。利用Solid Works软件,经图形拉伸、合并、弯曲、布尔运算等步骤建立血管支架三维模型以及植入血管后的理想三维模型。在Abaqus软件中设置血管材料属性、边界条件等数值解并进行数值模拟计算。结构仿真部分使用Abaqus/Standard求解器完成,采用隐式算法求解支架压握和三点弯曲过程中支架构型几何非线性大变形、超弹性合金材料非线性问题。通过FEM分析支架-血管的相互受力,利用定量生物力学参数表征静脉受损程度。图像的导出及处理采用Tecplot软件。在血管支架临床与生物力学评价工作基础上,基于CVOD静脉疾病应用解剖与力学特点,设计两款国产新型静脉支架构型。新型锥形支架设计具有多个六边形镂空孔构成的径向支撑体,支撑体的尺寸和镂空孔数量沿支架锥度方向逐渐减小,支架环大小相同而周向排布不同;而新型激光雕刻支架,通过三角形受力设计增强

关键词：中心静脉闭塞性疾病血液透析老龄终末期肾脏病血管通路介入手术,放射性血管支架生物力学评价新型静脉支架

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具有周向微槽结构管状血管支架制备及诱导平滑肌细胞的取向生长

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中国组织工程研究 2012年第29期16卷 5417-5422页

作者：章青冯杰郑毅雄钟明强浙江工业大学化学工程与材料学院浙江省杭州市310014 浙江大学医学院附属浙二医院普外科浙江省杭州市310014

背景:对小口径血管组织工程化而言,平滑肌细胞的周向排列要求彻底改变以前支架的简单多孔结构,代之以能够诱导血管平滑肌细胞三维周向取向和排列新型微观结构。目的:观察微槽结构对平滑肌细胞体外定向诱导的影响。方法:用静电纺丝、熔... 详细信息

背景:对小口径血管组织工程化而言,平滑肌细胞的周向排列要求彻底改变以前支架的简单多孔结构,代之以能够诱导血管平滑肌细胞三维周向取向和排列新型微观结构。目的:观察微槽结构对平滑肌细胞体外定向诱导的影响。方法:用静电纺丝、熔融纺丝并利用溶剂/非溶剂和热压的方式制得了具有两层管壁、外壁具有周向微沟槽结构的仿生管状血管支架,用胶原蛋白固定改性后,在其上种植人脐静脉血管平滑肌细胞。扫描电镜和荧光显微镜观察支架不同缠绕角度对平滑肌细胞定向诱导能力的影响。结果与结论:①选择比例为5∶95的氯仿/乙醇溶液,浸润时间为5s,可以使乳酸-羟基乙酸共聚物电纺纤维和乳酸-ε-己内酯共聚物熔纺纤维之间形成很好的粘连,形成支架。②通过碱降解使支架表面含有羧基,以1-(二甲基胺丙基)-3-乙基碳化二亚胺为缩合剂在支架表面接枝胶原。X射线光电子能谱证实了支架表面胶原大分子的存在。③当纤维之间的编织角度为30°即网孔尺寸适当时,细胞能在支架内部和表面大面积生长。④具有两层管壁结构的仿生管状血管支架具有良好的细胞相容性,其表面周向微槽结构对平滑肌细胞的取向排列具有明显的诱导作用。提示在电纺层外面再熔纺缠绕降解聚合物是制备管状仿生血管支架的可行方法。血管平滑肌细胞能沿着纤维暨微沟槽方向一致取向排列。

关键词：微槽仿生血管支架血管平滑肌细胞取向排列生物材料

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新型高强度钛合金血管支架的制备与性能研究

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稀有金属 2006年第z2期30卷 125-128页

作者：皇甫强于振涛罗丽娟牛金龙张亚峰贺新杰西北有色金属研究院生物材料研究所陕西西安710016

目前已经有很多符合人体要求的生物材料可用于血管支架的制作,金属支架性能稳定,可以提供更好的支撑强度.新型医用近β型TLM钛合金支架无磁性,稳定性良好,且具有高强度、生物相容性优良等特点.本文设计TLM管材冷轧变形量ε在15%～40%之... 详细信息

目前已经有很多符合人体要求的生物材料可用于血管支架的制作,金属支架性能稳定,可以提供更好的支撑强度.新型医用近β型TLM钛合金支架无磁性,稳定性良好,且具有高强度、生物相容性优良等特点.本文设计TLM管材冷轧变形量ε在15%～40%之间,Q值在0.86～2.62变化的冷轧变形试验.在相变点附近±100 ℃以内进行中间退火.讨论变形量、Q值对管材性能的影响,退火温度和屈强比之间的关系.研究TLM管状支架的制备以及钛合金血管支架性能研究.

关键词：血管支架钛合金性能

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种植骨髓间充质干细胞脑血管支架的性能评价

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中国组织工程研究 2014年第34期18卷 5503-5508页

作者：唐瑛刘李娜王庆敏刘畅杨义力解放军海军医学研究所上海市200433 长征医院转化医学中心解放军第二军医大学上海市200433

背景:一般认为对支架表面进行修饰,尤其是种植细胞,可能会加速或导致其内皮化,避免支架内血栓形成而引起再狭窄的发生。目的:寻找骨髓间充质干细胞种植血管支架的最佳条件。方法:将1×106,1×107,1×108,1×109 L-1的第... 详细信息

背景:一般认为对支架表面进行修饰,尤其是种植细胞,可能会加速或导致其内皮化,避免支架内血栓形成而引起再狭窄的发生。目的:寻找骨髓间充质干细胞种植血管支架的最佳条件。方法:将1×106,1×107,1×108,1×109 L-1的第3代大鼠骨髓间充质干细胞分别接种至不锈钢血管支架制备细胞-支架复合物,接种48 h后电镜观察细胞形态变化。取SD大鼠160只,20只为正常对照组,其余140只制作缺血性脑卒中模型,造模8周后随机分为7组,分别植入不锈钢支架、高分子材料支架及不同浓度细胞-支架复合物,以不植入任何材料的为模型对照。植入后8周,蛋白免疫印迹技术检测植入支架上细胞的血管内皮生长因子表达,流式细胞仪检测各组大鼠血小板活化。结果与结论:种植的干细胞均能在不锈钢支架上贴壁生长,当细胞浓度为1×107 L-1时,上皮样细胞完整覆盖支架,细胞及细胞器形态正常。缺血性脑卒中模型实验中,1×107 L-1细胞-支架组细胞生长良好,在血管内环境诱导下具有良好的内皮化趋势,并且可显著抑制血小板活化。表明当细胞种植浓度为1×107 L-1时制备的血管支架通畅,具有良好的生物学效应。

关键词：生物材料材料相容性不锈钢血管支架血管支架骨髓间充质干细胞血小板

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横截面形状对心血管支架疲劳拉伸性能的影响

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热加工工艺 2013年第20期42卷 109-111页

作者：张良江阴职业技术学院机电工程系江苏江阴214405

针对心血管狭窄,血管支架是一个十分有效的非破坏性治疗方法。但是支架在植入人体后还存在一些问题,例如支架失稳破坏。植入人体后,由于血管规律的收缩扩张引起了长周期疲劳破坏。这里主要的受力方式为轴向拉伸和压缩。研究数据表明,在... 详细信息

针对心血管狭窄,血管支架是一个十分有效的非破坏性治疗方法。但是支架在植入人体后还存在一些问题,例如支架失稳破坏。植入人体后,由于血管规律的收缩扩张引起了长周期疲劳破坏。这里主要的受力方式为轴向拉伸和压缩。研究数据表明,在植入后人体后,支架的横截面呈椭圆形,这会影响支架的拉伸疲劳性能。在本研究中,针对横截面形状为圆形和椭圆形的支架的拉伸疲劳性能进行了有限元分析。应用等效应力(SEQA)去评估支架的横截面形状对拉伸疲劳性能的影响,SEQA显示了和Von Mises应力完全不同的结果。

关键词：血管支架有限元等效应力椭圆形

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新型可吸收锌基合金血管支架降解行为及生物学性能研究

新型可吸收锌基合金血管支架降解行为及生物学性能研究

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作者：蔺松重庆大学

学位级别：博士

心血管疾病是全球头号杀手,其致死率高于肿瘤或者其他疾病。而冠状动脉粥样硬化性心脏病,通常简称为“冠心病”,是导致心血管疾病死亡的最主要原因,并且冠心病在世界的发病率逐年升高,严重危害着人类的健康。第二代药物洗脱支架因具有... 详细信息

心血管疾病是全球头号杀手,其致死率高于肿瘤或者其他疾病。而冠状动脉粥样硬化性心脏病,通常简称为“冠心病”,是导致心血管疾病死亡的最主要原因,并且冠心病在世界的发病率逐年升高,严重危害着人类的健康。第二代药物洗脱支架因具有良好的生物安全性和有效性,目前已成为了大多数患者经皮冠状动脉介入手术时的首选。然而,药物洗脱支架的骨架通常为惰性金属,例如316L不锈钢和钴铬合金等。因此支架将作为异物而永久性存留于血管内,会导致诸多问题,如慢性炎症、晚期血栓形成和血管舒缩功能受损等。因此为了克服永久性支架的缺点,由可降解材料制备而成的新一代生物可吸收血管支架正在世界范围内被广泛地开发。其中,锌作为人体最重要的必需微量元素之一,不仅参与人体多种基本的生物学功能,而且还有具有抗氧化、抗血栓、抗炎症以及抗动脉粥样硬化的特性。另外,大量的研究已证明金属锌具有优良的生物相容性和适宜的降解速率,因此锌已经被视为一种很有前景的生物可吸收血管支架候选材料。然而纯锌的机械性能很弱,不能满足生物可吸收金属支架所需的力学标准;目前对生物可吸收支架材料的生物相容性研究多局限于细胞毒性水平,而缺乏一套从细胞到组织及个体水平上的系统研究,而且锌基合金支架长期的在体研究数据也未见报道;另外,再狭窄是支架应用中主要的问题之一,平滑肌细胞（SMCs）的迁移、增殖和细胞外基质的沉积是支架植入后再狭窄的主要原因,但目前锌及锌基合金对SMCs行为的影响及机制鲜有研究。针对上述问题,本文利用合金化和热处理技术获得了一种三元锌基合金,并通过体内外试验系统研究了锌基合金材料及血管支架的力学性能、降解行为和生物学性能。主要研究内容和结论如下:（1）锌基合金血管支架材料制备、表征及体外降解通过添加微量的Mg和Cu元素于Zn基质中并采用热处理工艺,我们获得了一种新型热挤压Zn-Mg-Cu合金。电感耦合等离子体发射光谱法对Zn-Mg-Cu合金精确的化学成分进行检测,证明其为Zn-0.02Mg-0.02Cu合金。与热挤压纯Zn相比,Zn-0.02Mg-0.02Cu合金中形成了近似于球形的第二相颗粒,并且Zn-0.02Mg-0.02Cu合金具有更加均匀和精细的微结构。此外,Zn-0.02Mg-0.02Cu合金的力学性能,包括硬度、屈服强度和极限抗拉强度均得到显著提高,而伸长率则明显降低。体外降解结果表明,Zn-0.02Mg-0.02Cu合金表现出均匀的腐蚀形貌,并且Zn-0.02Mg-0.02Cu合金的降解速率比纯Zn更快。能谱分析表明纯Zn和Zn-0.02Mg-0.02Cu合金初期的腐蚀产物主要为ZnO和Zn（OH）2,而腐蚀后期主要生成ZnCO3和Ca/P层。（2）锌基合金生物相容性及抑菌特性Zn-0.02Mg-0.02Cu合金浸提液处理人脐静脉内皮细胞（HUVECs;***926）1天时,其细胞活性比对照组的细胞活性更高,因此Zn-0.02Mg-0.02Cu合金对***926细胞展现出好的生物相容性。在斑马鱼胚胎和血管发育过程中,胚胎与Zn-0.02Mg-0.02Cu合金共培养后未见明显胚胎发育畸形和血管发育不良,因此Zn-0.02Mg-0.02Cu合金对斑马鱼胚胎以及血管发育具有良好的生物相容性。大鼠皮下植入试验表明Zn-0.02Mg-0.02Cu合金具有好的组织相容性,无明显的炎症反应。血液相容性试验表明Zn-0.02Mg-0.02Cu合金具有极低的溶血率,而且能够显著抑制血小板粘附、聚集和激活。另外Zn-0.02Mg-0.02Cu合金对大肠杆菌和金色葡萄糖球菌具有较强的抗菌作用。（3）锌基合金血管支架体内降解行为及生物安全性研究Zn-0.02Mg-0.02Cu合金血管支架被植入到新西兰大白兔颈动脉中,首次研究锌基合金支架在体生物安全性和降解行为。彩色多普勒超声显示,在整个植入时期,支架均清晰可见,所有支架段血管均保持通畅,且无明显血栓形成和内膜增生。Zn-0.02Mg-0.02Cu合金支架在1周时能够被迅速内皮化,并且直到12个月时内皮层一直保持稳定,因此具有低细胞毒性和血栓风险。支架植入前6个月腐蚀都比较缓慢且未见明显的内膜增生,之后的6-12个月腐蚀加速,导致新生内膜面积轻微地增加,但未出现严重的内膜增生。免疫组化及马松染色显示,支架植入12个月时,支架丝附近的新生内膜中SMCs密度较低并伴随着少量的肌纤维分泌,而胶原蛋白在整个新生内膜中含量较高。另外,组织病理学和器官的宏观评价显示,在整个支架植入时期,动物器官中都未发现明显的降解产物积累和全身毒性。电感耦合等离子体发射光谱法显示支架植入12个月时,动物器官和血清中没有明显的Zn2+沉积。（4）锌基合金对平滑肌细胞的生物学作用及机制SMCs在Zn-0.02Mg-0.02Cu合金片材表面直接培养显示出一种不健康的圆形及死亡的形

关键词：血管支架锌基合金降解行为生物相容性氧化应激

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具有手性的NO催化释放型血管支架涂层的构建与应用研究

具有手性的NO催化释放型血管支架涂层的构建与应用研究

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作者：范永鸿西南交通大学

学位级别：博士

心血管支架是治疗冠状动脉粥样硬化的有效方法之一,但是长期服役过程中支架内晚期血栓、再狭窄和新生动脉粥样硬化等并发症严重影响了支架的临床应用效果。大量研究表明,血管支架表面粗糙度、拓扑形貌、电荷性质、化学成分、官能团种类... 详细信息

心血管支架是治疗冠状动脉粥样硬化的有效方法之一,但是长期服役过程中支架内晚期血栓、再狭窄和新生动脉粥样硬化等并发症严重影响了支架的临床应用效果。大量研究表明,血管支架表面粗糙度、拓扑形貌、电荷性质、化学成分、官能团种类以及亲疏水性等条件对其血液相容性、细胞相容性有非常重要的影响,并在此研究基础上设计了大量物理和化学手段对血管支架进行表面改性。但血管支架材料表面手性对其血液相容性和细胞相容性的影响还鲜有报道。本文首先研究了材料表面手性赖氨酸与酒石酸分子的固定对抗凝血和血管细胞增殖行为的影响,并随后引入生物活性分子NO和铜离子,与手性协同作用构建具有抗凝抗增生与促内皮化能力的多功能血管支架涂层。论文主要内容如下:(1)氧化钛表面手性赖氨酸与酒石酸分子的固定与生物相容性研究。首先将手性赖氨酸分子或酒石酸分子(以己二胺桥接)通过聚多巴胺涂层固定在氧化钛表面,并随后研究了该手性表面的理化性质和生物学性能。材料学表征结果表明赖氨酸和酒石酸分子的手性对固定量以及材料表面的亲疏水性、化学成分、粗糙度、表面形貌等理化性质没有明显影响;对蛋白吸附行为的研究发现固定L-赖氨酸分子的表面比固定D-赖氨酸分子的表面具有更大的白蛋白与纤维蛋白原吸附,且纤维蛋白原的变性量更高;固定L-酒石酸比固定D-酒石酸的表面白蛋白和纤维蛋白原的吸附更少,但纤维蛋白原变性更加明显;血小板粘附与激活研究表明,固定L-赖氨酸比固定D-赖氨酸分子的表面血小板黏附与激活更加严重,而固定L-酒石酸分子的表面虽然血小板粘附比固定D-酒石酸分子的表面更少,但激活更为严重;细胞粘附与增殖评价发现,固定L-赖氨酸的表面比固定D-赖氨酸的表面更有利于内皮细胞与平滑肌细胞的粘附、增殖与迁移。(2)NO催化释放与手性协同作用构建抗凝、促内皮与抗增生功能化表面。将具有催化活性的手性硒代胱氨酸分子固定在材料表面,利用NO释放与手性协同作用构建具有选择性促进内皮细胞而抑制平滑肌细胞生长的抗凝血表面。研究表明,L-和D-硒代胱氨酸分子在表面的固定量没有明显差异,材料表面的理化性质也几乎没有区别;但催化释放NO的结果表明,固定L-硒代胱氨酸分子的表面在同等条件下具有更高的NO催化释放速率;血小板黏附与激活实验发现,体外添加供体的情况下,固定L-硒代胱氨酸的表面具有更好的抗血小板能力;随后的细胞评价结果表明,未添加供体时,固定L-硒代胱氨酸分子的表面无选择地促进内皮细胞与平滑肌细胞的增殖,但添加NO供体以后,该表面能够选择性促进内皮细胞黏附、增殖与迁移而抑制平滑肌细胞的生长。(3)通过固定含铜金属有机骨架化合物纳米颗粒构建具有催化释放NO与铜离子缓释功能的血管支架涂层。利用聚多巴胺涂层固定兼具NO催化和铜离子释放功能的含铜金属有机骨架化合物纳米颗粒,通过NO与铜离子释放协同作用构建抗凝、促内皮与抗平滑肌增生的血管支架涂层。研究表明,固定含铜金属有机骨架化合物的涂层具有合适的NO催化释放速率,能够有效抑制血小板的粘附与激活;且涂层缓慢释放的铜离子与NO协同作用,选择性促进内皮细胞增殖与迁移而抑制平滑肌细胞生长,同时对炎症反应也具有一定调控作用;动物体内植入实验表明,该涂层改性后的样品具有促进内皮化、抑制内膜增生的能力。(4)手性与NO催化生成和铜离子释放协同作用构建抗凝促内皮的血管支架涂层的探索。基于表面手性对支架材料生物相容性影响的研究结果,本研究进一步提出利用手性协同NO催化释放与铜离子缓释构建抗凝、促内皮与抗增生涂层的初步设想。在固定含铜金属有机骨架化合物纳米颗粒的基础上,在涂层表面引入手性赖氨酸分子,得到具有NO催化和铜离子缓释功能的手性表面。该手性表面保持了较好的抗血小板激活的能力,并且手性协同NO催化生成和铜离子释放进一步促进了内皮细胞的粘附与增殖。但是,表面固定手性赖氨酸分子后涂层的NO催化活性明显降低,不利于实现抗平滑肌细胞增生的功能,因而该修饰方法还需要进一步改进。综上,本文在研究表面手性对血管支架材料生物相容性影响的的基础上,利用手性与生物活性分子NO和铜离子生理学功能的协同作用,设计构建了具有抗凝、促内皮与抗平滑肌增生的多功能改性涂层,有效提高了血管支架的生物相容性。本文不仅为材料表面的生物相容性研究提供了新的线索,也为血管支架的表面改性提供了新的思路。

关键词：血管支架手性 NO 多巴胺金属有机骨架化合物铜离子抗凝内皮化

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可降解冠状动脉血管支架的设计与激光加工

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应用激光 2007年第3期27卷 224-227页

作者：黄楚波敖宁建暨南大学生物医学工程研究所广东广州510632

以聚左旋乳酸(PLLA)为原料,采用CAD软件进行支架设计,并以设计的支架模型为原型,用CO2激光器加工出可降解冠状动脉血管支架,进一步采用SEM、FTIR分析研究。结果表明,根据PLLA力学性能与金属材质的差异,以增大梁宽和用圆弧连接支撑单元... 详细信息

以聚左旋乳酸(PLLA)为原料,采用CAD软件进行支架设计,并以设计的支架模型为原型,用CO2激光器加工出可降解冠状动脉血管支架,进一步采用SEM、FTIR分析研究。结果表明,根据PLLA力学性能与金属材质的差异,以增大梁宽和用圆弧连接支撑单元的设计可提高支架的径向承受力;CO2激光加工精度可满足需要,加工使支架表面更光滑,对PLLA材料的化学组成影响不大,激光加工工艺适合于加工生物可降解血管支架。

关键词：聚左旋乳酸血管支架可降解材料 CAD设计激光加工

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胎猪主动脉脱细胞血管基质材料作为小口径组织工程血管支架材料的可行性研究

胎猪主动脉脱细胞血管基质材料作为小口径组织工程血管支架材料的...

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作者：刘国锋哈尔滨医科大学

学位级别：博士

目的：在心血管组织工程研究中,与人工高分子聚合物材料相比,来源于猪的脱细胞生物材料具有许多机械、化学、生物学等方面的优势,所以被广泛深入地研究。然而,在研究利用成年猪脱细胞生物心瓣膜和血管材料时,由于顺应性的错配、免疫反... 详细信息

目的：在心血管组织工程研究中,与人工高分子聚合物材料相比,来源于猪的脱细胞生物材料具有许多机械、化学、生物学等方面的优势,所以被广泛深入地研究。然而,在研究利用成年猪脱细胞生物心瓣膜和血管材料时,由于顺应性的错配、免疫反应、钙化降解等原因经常导致移植的失败。本实验的目的是研究胎猪主动脉脱细胞基质材料(DAFP)的力学及生物学性质,确定DAFP材料作为小口径组织工程血管支架材料的潜在应用价值。方法：用胰蛋白酶/EDTA及核酸酶消化法去除胎猪降主动脉中的细胞成分,制备的DAFP材料进行组织化学染色及扫面电镜观察。DAFP的力学性质评价用拉伸强度和爆裂强度指标分析；为了评价材料的体内生物相容性,DAFP材料被移植到成年SD大鼠皮下2、4、8周,同时埋植成年猪主动脉脱细胞基质材料(DAAP)作为实验对照组,利用免疫组织化学染色法确定材料内浸润的细胞成分；材料的钙化分析应用钙定量分析及钙化的VK染色法进行。猪主动脉内皮细胞被种植到DAFP材料上并在静态条件下培养2天后,在本实验室自行设计的血管生物反应器内持续流体剪切力的条件下动态培养5天,体外构建小口径组织工程血管,利用免疫组织化学染色、扫描电镜观察、及活/死细胞双重荧光染色等进行细胞活力及生存状态的评价,从而确定DADP材料的体外生物相容性。结果：脱细胞胎猪主动脉基质材料DAFP的组织化学染色及扫描电镜结果显示,材料的细胞成分完全去除,细胞外基质成分保存良好并具有高孔隙率的三维空间结构。与未进行脱细胞处理的动脉相比,DAFP材料具有与未进行脱细胞处理的动脉类似的极限拉伸强度(4086.62 kPa vs.4171.49 kPa;P > 0.05)、轴向顺应性(1.16 mm/mm vs.1.20 mm/mm,P > 0.05)和爆裂强度(321.31 kPa vs.332.39 kPa,P>0.05)。鼠皮下埋植实验显示,DAFP基质材料在整个实验期内没有表现出任何免疫反应,而成年猪主动脉脱细胞材料却表现出明显的免疫反应。材料的钙化分析结果显示,DAFP材料表现出较低的钙化反应,同时材料的降解反应轻微；而对照组的成年猪主动脉脱细胞材料(DAAP)在埋植第二周就表现出明显的钙化反应,并且随埋植时间的增加钙化程度逐渐加重。组织学染色和扫描电镜结果显示,种植的内皮细胞呈多角形态,标本表面形成了完全融合的细胞层；calcein-AM和PI的活/死细胞荧光染色结果显示,种植内皮细胞的标本培养的7天内,细胞能够在胎猪主动脉脱细胞基质材料内表面黏附增殖,具有良好的细胞活力,并形成完整的内皮细胞层。结论：胎猪主动脉脱细胞基质材料(DAFP)具有适当的生物力学性质及优良的体内外生物相容性,DAFP材料能够促进血管内皮细胞的黏附生长和增殖,在血管生物反应器内构建出具有完整内皮细胞层的组织工程血管结构。因此DAFP材料具有作为小口径组织工程血管支架材料的潜在优势。

关键词：血管支架生物材料猪动脉血管

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面向个性化需求的医用血管支架数字化设计平台及其关键技术的研究

面向个性化需求的医用血管支架数字化设计平台及其关键技术的研究

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作者：陈功东南大学

学位级别：博士

随着人民生活水平的提高,心血管疾病发病率越来越高,心血管狭窄引起的各种血管疾病已经成为严重危害人类身体健康的疾病。在冠心病的各种治疗方法中,支架植入术因其创伤小、效果好,成为当前治疗心血管狭窄的新型方法。\n 本文以血管... 详细信息

随着人民生活水平的提高,心血管疾病发病率越来越高,心血管狭窄引起的各种血管疾病已经成为严重危害人类身体健康的疾病。在冠心病的各种治疗方法中,支架植入术因其创伤小、效果好,成为当前治疗心血管狭窄的新型方法。\n 本文以血管支架作为研究对象,研究面向个性化需求的血管支架数字化设计平台及其关键技术,重点研究血管狭窄部位个性化数据的获取、虚拟环境可视化和工程分析集成技术,开发应用于血管支架的数字化设计原型系统。本文将如何快速、低成本地设计并制造出高质量、面向具体病人个性化数据的血管支架作为研究的着眼点,把网络化、数字化手段引入血管支架产品设计和制造过程中。本文的具体研究内容、成果和创新点如下：\n (1)研究并建立了面向病人血管个性化数据的血管支架数字化设计平台。应用网络化、数字化设计技术改造血管支架的生产流程,通过一个面向个性化制造任务的信息共享平台,将病人、医院和生产厂家以及原材料供应商等多部门通过网络技术和信息技术整合在一起,以满足血管支架个性化、单品种、变批量生产的需求；在分析其制造特点和需求的基础上,提出并实现了面向个性化需求的血管支架数字化设计平台的平台体系结构,包括网络拓扑结构、功能框架结构、技术体系结构以及工作流程。\n (2)基于高斯灰度模板的血管边界分割方法,研究并开发了基于血管影像的支架参数获取工具。提出了一种针对DSA图像的基于高斯灰度模板的血管边界分割方法进行血管的边缘检测和跟踪；对血管狭窄程度的评价体系进行了研究并实现了血管直线狭窄率测量工具；提出了一种基于平面图形主惯性轴求法的血管轮廓长、短轴获取方法,进行了血管面积狭窄率的评估和沿轴向的分析,如管腔面积、斑块面积、偏心度、圆形度、最小外接矩形等；研究并实现了基于MITK的血管直径和病变长度的测量工具；研究了DICOM协议的实现方法,提取其中的高精度信息,用于血管测量和建模。\n (3)针对血管树结构的特点提出了新的AMC算法,实现了血管结构的快速三维重建,并建立了应用于血管支架的分布式可视化支持环境。在研究血管图像三维标量体数据场的绘制和显示基本方法的基础上,实现了基于断层轮廓线提取的面绘制,并针对血管树结构的特点提出了新的AMC算法,利用八叉树和等值面跟踪技术进行加速,取得了很好的效果。研究并实现了应用于血管支架的分布式可视化支持环境。采用新的三维数据格式来进行网络海量体数据的分发和传输；应用运行于应用层的网络协议进行网络通信,对操作人员屏蔽了不同网络连接方式下系统的复杂性,使他们不必操心网络连接的方式,而可以把精力投入到图像的理解和手术规划等具体事务中去,又使系统具有了一定的鲁棒性和通用性。 (4)实现了基于IGES和APDL两种工程数据格式的三维医学体数据与工程分析的接口,通过接口将重建的血管三维体数据导出成高精度的工程数据格式,为后面的血管支架耦合分析提供了准确的仿真环境,同时也为医学体数据与工程分析的无缝集成提供了通用的解决方案。\n (5)在上述理论研究的基础上,实现了个性化参数提取工具、血管三维重建工具和血管结构的有限元建模工具,并建立了面向个性化需求的血管支架数字化设计平台的原型系统WDDPMS,通过实例数据的运行,验证了WDDPMS系统的可行性和关键技术的有效性。

关键词：心血管疾病心血管狭窄血管支架数字化设计

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