3.5.2 径向支撑力与弹性回直力的对比
为了对覆膜支架的径向支持力和弹性回直力进行比较,创建直管和弯管两种模型。直管与弯管直径均为32 mm,直管长度为500 mm。对于弯管,将三维模型导入MIMICS 15.0软件中提取中心线,将中心线保存为IGES格式后导入软件Proe 5.0中进行血管曲面创建,然后导入Hypermesh 13.0软件中进行网格划分。其中,血管网格划分及材料属性与具有患者特异性的主动脉夹层相同。
试验将两种不同规格的覆膜支架Valiant分别虚拟植入直管和弯管中,两个支架的规格分别是:
(1)第一组支架:长度×近端直径×远端直径为172.5 mm×33 mm×33 mm。
(2)第二组支架:长度×近端直径×远端直径为172.5 mm×38 mm×38 mm。
有限元仿真结果发现,当覆膜支架植入处于稳定状态后,血管最大米塞斯应力分布如图3-15所示。第一组和第二组直管与弯管受到的血管最大米塞斯应力分别为0.249 MPa、0.313 MPa、0.570 MPa、0.676 MPa。由试验结果可知,径向尺寸做0%放大与15%放大的覆膜支架在直管和弯管中血管最大米塞斯应力差值分别为0.064 MPa、0.106 MPa,这个差值是由血管弯曲而引起的弹性回直力,它远小于覆膜支架的径向支撑力,所以在覆膜支架释放后相对于弹性回直力,径向支撑力起主导作用。
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图3-15 主动脉壁上最大米塞斯应力的分布情况
比较三款覆膜支架在同一例夹层患者模型同一位置处释放,分析主动脉血管壁的米塞斯应力分布特点及释放形态可知:
(1)c-TAG、Valiant及Talent三款覆膜支架均能够在主动脉夹层真腔内成功释放。相对于Valiant及Talent覆膜支架,c-TAG覆膜支架对血管壁的作用力最小;长款Valiant覆膜支架对血管的作用力影响小于短款Valiant覆膜支架,有连接杆的Talent覆膜支架较无连接杆的覆膜支架释放形态更好;覆膜支架的释放位置对主动脉壁上米塞斯应力值影响较为明显,但对血管最大米塞斯应力分布影响较弱。
(2)根据覆膜支架释放达到稳态后,对比不同径向放大率下的血管应力分布及大小情况可知,支架对血管壁的最大米塞斯应力与径向放大尺寸在一定范围内符合线性函数关系Y=0.09X-2.50,其中径向支撑力起主导作用。
(3)植入覆膜支架后,主动脉壁局部会受到较大米塞斯应力的长期作用,而过大的米塞斯应力很容易戳破血管,造成血管新发破口,因此该位置易出现新发破口。
(4)验证了用有限元法分析覆膜支架治疗主动脉夹层的可行性,体外数值模拟试验结果可供临床手术参考。