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分叉血管边支斑块及继生斑块发生发展趋势的动态模拟
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作者 刘昭 孙浩 +5 位作者 陶克怡 杜田明 张艳萍 刘圣文 冯继玲 乔爱科 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期838-845,共8页
目的考虑血管重构和低密度脂蛋白(low-density lipoproteins,LDL)沉积,探讨分叉血管边支斑块的生长发展趋势,以及因斑块存在而可能引发继生斑块的生长位置。方法建立分叉血管理想化模型,用计算流体力学方法获取边支斑块生长前后壁面切... 目的考虑血管重构和低密度脂蛋白(low-density lipoproteins,LDL)沉积,探讨分叉血管边支斑块的生长发展趋势,以及因斑块存在而可能引发继生斑块的生长位置。方法建立分叉血管理想化模型,用计算流体力学方法获取边支斑块生长前后壁面切应力分布。在低切应力区域截取7个截面:截面1~3为斑块生成前边支的低切应力区域;截面4、5为斑块上、下游边缘;截面6、7为斑块下游低切应力区域。模拟截面内血管重构和LDL沉积,讨论斑块的生长和发展趋势。结果截面1~3中,截面2产生了明显的负性重构和最高浓度LDL沉积(102.266 mmol/L),说明此处是动脉粥样硬化斑块的起始位置。当斑块产生后,相比于截面4,截面5产生了更明显的血管重构,并造成管腔的狭窄和最高的沉积浓度(110.17 mmol/L),说明斑块有向下游偏心生长的趋势。相比于截面6,截面7(血液流动分离再附着点)产生了更明显的负性重构和最高的沉积浓度(93.851 mmol/L),说明血液流动分离再附着点附近有生成新斑块的可能。结论边支低切应力处产生明显血管重构导致管腔狭窄,并引发LDL的高浓度沉积,形成动脉粥样硬化斑块。其中,分叉血管的外侧壁为动脉粥样硬化斑块生长的起始位置。在斑块生长后斑块有向下游发展的趋势,在流动分离再附着点有形成继生斑块可能。 展开更多
关键词 分叉血管 动脉粥样硬化 血管重构 低密度脂蛋白沉积 数值模拟
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非均匀泊松比防移位气管支架的结构设计及力学分析的数值研究
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作者 陶克怡 孙浩 +5 位作者 刘昭 杜田明 张艳萍 程渊 黄俊芳 乔爱科 《生物医学工程学杂志》 EI CAS 北大核心 2024年第5期1035-1045,共11页
支架移位是气管支架植入后的常见并发症之一,其原因包括支架与气管之间尺寸不匹配、气管的生理运动等。针对以上问题,本研究在保证支架支撑性的同时,结合气管尺寸结构与气管的生理运动,设计非均匀泊松比气管支架以改善支架的移位问题。... 支架移位是气管支架植入后的常见并发症之一,其原因包括支架与气管之间尺寸不匹配、气管的生理运动等。针对以上问题,本研究在保证支架支撑性的同时,结合气管尺寸结构与气管的生理运动,设计非均匀泊松比气管支架以改善支架的移位问题。本研究在对应软骨部分的支架采用负泊松比结构,对应环间结缔组织及后膜部分的支架采用正泊松比结构,并设计了连杆长度不同、负泊松比不同的4种非均匀泊松比气管支架。然后,本文以数值模拟支架植入后的扩张回弹过程,观察支架的支撑性,进一步模拟气管拉伸运动,计算不同的负泊松比结构对应支架部分的直径变化;并利用在气管壁施加不同呼吸压,记录支架的轴向位移以评价支架是否具有防移位效果。研究结果显示,连杆长度为3 mm的非均匀泊松比支架在气管拉伸时,其负泊松比部分直径扩张最大;和正泊松比结构支架相比,剧烈呼吸时的轴向位移从0.024 mm减少到0.012 mm。本研究所设计的非均匀泊松比支架的负泊松比结构在气管内拉胀效应未失效,与传统支架相比,在保证支架支撑力的同时,非均匀泊松比气管支架在气管正常运动下具有防移位效果。 展开更多
关键词 气管支架 支架移位 负泊松比 数值模拟 生物力学
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适形贴壁支架的“适形”与“可行”结构设计及其力学分析
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作者 孙浩 陶克怡 +5 位作者 刘昭 杜田明 张艳萍 刘圣文 冯继玲 乔爱科 《生物医学工程学杂志》 EI CAS 北大核心 2024年第4期790-797,806,共9页
针对适形贴壁支架“适形”和“可行”的矛盾,探究不同平滑设计方案对支架力学行为和贴壁效果的影响。基于三维投影方法,对投影区域用最小二乘法进行拟合(拟合阶数1~6分别对应模型1~6),达到对适形贴壁支架平滑的效果。模拟6组支架在斑块... 针对适形贴壁支架“适形”和“可行”的矛盾,探究不同平滑设计方案对支架力学行为和贴壁效果的影响。基于三维投影方法,对投影区域用最小二乘法进行拟合(拟合阶数1~6分别对应模型1~6),达到对适形贴壁支架平滑的效果。模拟6组支架在斑块钙化程度不同的狭窄血管中的压握、扩张过程,分析了弯曲刚度、支架崎岖度、面积残余狭窄率、接触面积分数和接触体积分数等指标。结果显示,弯曲刚度、支架崎岖度、面积残余狭窄率、接触面积分数和接触体积分数均随拟合阶数的增加呈上升趋势。其中模型1的接触面积分数和接触体积分数最小,未完全钙化斑块环境中分别为77.63%和83.49%,完全钙化斑块环境中分别为72.86%和82.21%,“适形”性最差;模型5和6的支架崎岖度的值较为接近,分别为32.15%和32.38%,制造和植入的“可行”性最差;模型2、3、4在两种斑块环境中具有相近的面积残余狭窄率。可见,对投影区域用最小二乘法进行2~4阶拟合获得适形贴壁支架较为合理;其中,在完全钙化环境中,2阶拟合获得的适形贴壁支架性能更好。 展开更多
关键词 血管内支架 结构设计 支架贴壁不良 数值模拟 生物力学
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