靶向药物洗脱支架扩张过程力学性能研究

目的:药物洗脱支架(DES)的出现,在心血管狭窄治疗领域具有里程碑意义。DES扩张过程的力学性能对冠状动脉支架植入术的成功有着重要影响。球囊扩张冠脉支架的完整变形过程包括支架装配时往球囊上的压握过程、支架在球囊作用下的扩张过程、以及球囊撤出后支架受血管壁的周期性压缩过程3个阶段。研究两种不同结构的药物洗脱支架(DES)扩张过程的力学性能,以期对DES结构设计提供科学的指导。方法:采用Solidworks软件建立2种不同结构的支架模型(根据外表面刻槽与否分别称为II型支架和I型支架);使用Hypermesh软件对建立的几何模型进行六面体网格划分,并对网格进行优化;使用Abaqus有限元分析软件,对两种支架扩张过程中重要的力学性能指标进行了分析。结果:相对于I型支架,II型支架在减少载药量的同时,其径向回弹率、轴向回弹率、扩张不均匀性等力学性能并未降低。与II型支架相比,I型支架不仅在支撑体上存在面积更大的高应力区域,而且其最大应力值(585.5 Mpa)也要高于II型支架(446.2 Mpa)。结论:相对于传统药物洗脱支架,靶向药物洗脱支架在减少载药量的同时,力学性能并未降低,对心血管狭窄等疾病的治疗具有较好的临床应用前景。     

药物洗脱球囊和药物洗脱支架对支架内再狭窄的疗效比较

文题释义：支架内再狭窄：是指支架内全程和/或支架两端5 mm节段内管腔丢失,导致管腔狭窄程度≥50%;临床定义为冠状动脉支架植入后需要靶病变或靶血管血运重建的症状性再狭窄,临床表现为缺血性胸痛,如心绞痛或急性心肌梗死等。药物洗脱球囊：通过向冠状动脉血管壁释放抗增殖药物(紫杉醇),抑制血管内膜增生,适用于小血管疾病、分叉疾病和支架内再狭窄病变、支架内再狭窄,优点在于无异物植入,降低了血栓形成风险,减少了再狭窄的发生,后续抗血小板治疗时间较短。背景：国内外一系列的研究显示针对药物洗脱支架内再狭窄病变,药物洗脱球囊和药物洗脱支架优于其他介入方式,但是这两种治疗方式都存在着各自的局限。目的：评价药物洗脱球囊与药物洗脱支架植入治疗药物洗脱支架内再狭窄的疗效。方法：选择2016年1月至2017年12月内蒙古医科大学第一附属医院收治的药物洗脱支架内再狭窄患者63例,其中32例进行药物洗脱球囊植入治疗,另31例进行药物洗脱支架植入治疗,记录两组患者介入术前、术后即刻冠状动脉情况,随访1 年后冠状动脉造影情况、主要不良心血管事件发生及支架内再狭窄的危险因素分析。研究得到内蒙古医科大学伦理委员会的同意及支持。结果与结论：①随访1年,两组支架内最小管腔直径、参考血管直径、支架内晚期管腔丢失比较差异均无显著性意义(P均> 0.05),二次再狭窄概率比较差异无显著性意义(18%,16%,P=0.216)。靶病变血运重建发生率比较差异无显著性意义(6%,6%,P=0.513),主要不良心脏事件发生率比较差异无显著性意义(9%,10%,P=0.334);药物洗脱支架组2例发生消化道出血,药物洗脱球囊组未发生消化道出血,两组比较差异有显著性意义(P < 0.01);②多因素分析发现,吸烟、糖尿病、高同型半胱氨酸血症是支架内再狭窄的危险因素;③结果表明,药物洗脱球囊与药物洗脱支架均是治疗支架内再狭窄的理想方法,临床实践中需综合多因素考虑需采取个体化治疗方案。ORCID: 0000-0002-6209-874X(谢秀峰)中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

动脉粥样硬化斑块对药物洗脱支架药物扩散影响的数值分析

目的为更真实地反映药物在血管壁内的分布情况,研究动脉粥样硬化斑块药物扩散系数对血管壁组织中药物扩散的影响。方法采用计算流体动力学方法,考虑5种不同药物扩散系数的斑块,研究血管壁组织和斑块中药物浓度的分布。结果随着斑块药物扩散系数的增加,血管壁中药物含量也逐渐增加,但增加的幅度逐渐趋于平缓。结论当斑块扩散系数小于组织时,斑块对血管壁中药物扩散起抑制作用,反之起促进作用。特别是当斑块中的药物扩散系数远大于血管壁时,其不再影响药物在血管壁中的扩散。在今后的研究中考虑斑块的影响是有必要的,这有利于对药物洗脱支架的优化设计。     

药物洗脱支架在弯曲动脉中药物沉积量的数值分析

目的分析弯曲动脉中药物洗脱支架间距和药物释放位置对血管壁内药物沉积量的影响。方法采用二维弯曲血管和支架模型,对单一支架筋不同表面载药和不同支架间距(1、3和7倍支架筋宽)下血管壁内药物沉积量进行数值研究,并将计算结果与直管中情况进行比较。结果药物从单一支架筋4个不同表面所产生的药物沉积量有较大差异,与直管相比,顶面的绝对优势在弯管中被减弱,近端的弱势在弯管中有大幅提高,远端变化不大。随着支架筋间距的增大,沉积量平均值增大,但变化幅度不如直管中剧烈。弯管内外侧形成沉积量差,外侧比内侧小很多。结论局部流场的改变,药物从支架筋表面洗脱的位置以及多个支架筋的间距对弯曲血管中的药物沉积量有显著影响,且影响结果与直管中明显不同。     

同种与不同种药物洗脱支架治疗后支架再狭窄的Meta分析

背景：冠心病患者发生药物洗脱支架再狭窄拟行再次支架置入治疗时选择何种类型药物支架尚无定论。 目的：对比同种及不同种药物洗脱支架在治疗冠心病患者首次置入药物洗脱支架后发生再狭窄的有效性和安全性。 方法：计算机检索1984年1月至2012年2月Pubmed数据库、EMBASE数据库、Cochrane图书馆、Google学术搜索及中国生物医学文献光盘等数据库中同种及不同种药物洗脱支架在治疗冠心病患者首次置入药物洗脱支架后发生再狭窄的临床试验,进行 Meta分析。 结果与结论：共纳入6篇,均包括首次置入药物洗脱支架后再次置入西罗莫司洗脱支架或紫杉醇洗脱支架的临床试验,共983例患者。同种与不同种药物洗脱支架处理首次药物洗脱支架置入后再狭窄在全因死亡(P=0.31,I²=14%,OR=0.92,95%CI[0.40,2.08])、再次心肌梗死发生(P=0.64,I²=0,OR=2.68,95%CI[1.00,7.24]、支架内血栓发生率(P=0.82,I²=0,OR=2.02,95%CI[0.37,11.08])及靶病变血管重建(P=0.63,I²=0,OR=1.15,95%CI[0.75,1.76])方面差异无显著性意义。提示同种与不同种药物洗脱支架治疗药物洗脱支架再狭窄的有效性及安全性无差异。     

串联药物洗脱支架治疗冠状动脉弥漫性长病变的远期疗效

目的:评价串联药物洗脱支架(DES)治疗冠状动脉弥漫性长病变的远期临床疗效。方法:回顾性分析233例冠状动脉弥漫性长病变且成功接受串联DES置入术或单个长DES置入术的冠心病患者,根据置入支架方式及长度的不同,分为A组:置入串联DES且支架总长度34-59mm(n=85);B组:置入串联DES且支架总长度60-95mm(n=71);C组:置入单个长DES且支架长度35-38mm(n=77)。比较各组术后第1年和第2年主要不良心血管事件(MACE)和支架内再狭窄(ISR)发生率的差异。结果:术后第1年和第2年,三组间MACE和ISR的发生率差异无统计学意义(P>0.05)。结论:串联DES且支架总长度≥60mm治疗冠状动脉弥漫性长病变的远期临床疗效总体满意,安全可行。     

高压后扩张对药物洗脱支架植入后降低支架内亚急性血栓形成

目的评价高压后扩张对药物洗脱支架(DES)植入后支架内亚急性血栓的影响。方法2004年1月至2009年6月住院并植入DES共838例患者,根据是否采用高压后扩张分为非后扩张组和后扩张组。非后扩张组共501例患者,其中男性353例,女性148例;年龄40～82岁,平均年龄61.4岁。后扩张组共337例患者,其中男性235例,女性102例;年龄37～86岁,平均年龄62.9岁。记录所有患者的临床特征、冠状动脉病变情况、DES植入情况及亚急性血栓形成情况,观察并分析非顺应性球囊后扩张对两个不同阶段患者发生亚急性血栓形成的影响情况。结果两组患者的临床特征、冠状动脉病变情况、支架植入数量及平均长度差异均无统计学意义(P0.05)。后扩张组及非后扩张组支架内亚急性血栓发生率分别为0%和1.62%,呈明显下降的趋势,差异有统计学意义(P0.05)。结论高压后扩张可能减少DES植入后支架内亚急性血栓的发生率。     

2种药物洗脱支架有类似的功效

法国Jacques Cartier医院的Marie-Claude Morice医生及其同事在1月22日的《美国医学会杂志》（JAMA，2006；295：895-904，937-938）上报告，REALITY试验的早期结果提示，西罗莫司或紫杉醇洗脱支架的再狭窄和主要不良心脏变化率类似。     

药物洗脱支架植入病灶部位后的血流特性

目的 研究冠脉内植入药物释放支架后的血液流动特性,为临床应用及改善药物洗脱支架的设计提供理论指导。方法 建立病灶部位植入药物洗脱支架后的数值模型,利用计算流体动力学方法进行药物浓度分布及壁面剪切力分布的数值分析研究,并将计算结果与裸金属支架植入后的计算结果进行比较。结果 药物洗脱支架在血流过程中产生的低壁面剪切力区域几乎都伴随着较高的药物浓度分布,而低药物浓度区域则伴随的是较高的壁面剪切力分布,显著地减少了低壁面剪切力区域或低药物浓度区域独立存在的区域。理论上,药物释放支架在药物释放阶段比植入裸金属支架具有优越性。结论 药物洗脱支架能够显著降低支架内的再狭窄率。详细了解药物洗脱支架的流场分布规律将有利于改善药物洗脱支架的设计,进一步提高支架的整体性能,为临床应用提供理论依据。     

两类药物洗脱支架药物释放曲线对血管壁内药物浓度影响的数值研究

研究两类药物释放曲线对血管壁中药物浓度分布的影响,为药物洗脱支架（DES）的优化设计提供依据;建立三维支架-血管模型,采用数值方法分析了雷帕霉素和紫杉醇两种药物释放曲线下血管壁中药物的浓度分布;初始药物释放率的增大会导致初始血管壁内药物浓度的增大,但随着时间的增加,血管壁中的药物浓度均趋于平稳。两种药物释放曲线下血管壁中的药物浓度均是随着时间的变化先增加后减少的,相比来说,雷帕霉素血管壁中的药物浓度随着时间变化的趋势要比紫杉醇血管壁中的药物浓度随着时间变化的趋势平稳,并且雷帕霉素血管壁中的药物浓度分布要比紫杉醇中血管壁中的药物浓度分布均匀。血管壁中药物浓度变化趋势的平稳性以及药物浓度分布的均匀性表明,雷帕霉素药物释放曲线要优于紫杉醇药物释放曲线。     

血管支架在真实狭窄血管模型中扩张过程的模拟研究

目的 研究血管支架在真实狭窄血管模型中不同扩张阶段的形变与受力特性,为支架的介入治疗与设计提供科学的参考意见。方法 利用三维建模方法构建患者颈动脉血管模型以及斑块模型,利用Pro/E软件构建1种I型血管支架;在ABAQUS/Standard软件中分析支架在真实狭窄血管模型中径向扩张（第1阶段）和径向收缩（第2阶段）的扩张过程,同时建立斑块与血管为一体的对比实验。结果 在第1阶段,支架发生径向扩张,支架与斑块和血管内壁接触面积最大,支架、斑块、血管壁所受应力最大值分别为515.000、2.482、1.053 MPa;在第2阶段,支架发生径向收缩,形成“狗骨效应”,支架与血管壁之间形成较多的间隙,支架、斑块、血管壁所受应力最大值分别为464.500、0.954、0.316 MPa。在对比实验中,狭窄血管与支架在第2阶段所受应力最大值分别为0.9、414.1 MPa。结论 相对于对比实验,区分血管组织成分的模型更符合狭窄血管的真实情况,更能真实反映血管与支架的受力情况;在第1阶段支架对于斑块及血管内壁造成的损伤最大,在第2阶段支架的“狗骨效应”是造成支架与斑块、血管间产生空隙的重要影响因素。研究结果对支架在介入治疗中的选择与支架的改进设计具有指导意义。     

血管支架在真实狭窄血管模型中扩张过程的模拟研究

目的研究血管支架在真实狭窄血管模型中不同扩张阶段的形变与受力特性,为支架的介入治疗与设计提供科学的参考意见。方法利用三维建模方法构建患者颈动脉血管模型以及斑块模型,利用Pro/E软件构建1种I型血管支架;在ABAQUS/Standard软件中分析支架在真实狭窄血管模型中径向扩张(第1阶段)和径向收缩(第2阶段)的扩张过程,同时建立斑块与血管为一体的对比实验。结果在第1阶段,支架发生径向扩张,支架与斑块和血管内壁接触面积最大,支架、斑块、血管壁所受应力最大值分别为515.000、2.482、1.053 MPa;在第2阶段,支架发生径向收缩,形成"狗骨效应",支架与血管壁之间形成较多的间隙,支架、斑块、血管壁所受应力最大值分别为464.500、0.954、0.316 MPa。在对比实验中,狭窄血管与支架在第2阶段所受应力最大值分别为0.9、414.1 MPa。结论相对于对比实验,区分血管组织成分的模型更符合狭窄血管的真实情况,更能真实反映血管与支架的受力情况;在第1阶段支架对于斑块及血管内壁造成的损伤最大,在第2阶段支架的"狗骨效应"是造成支架与斑块、血管间产生空隙的重要影响因素。研究结果对支架在介入治疗中的选择与支架的改进设计具有指导意义。     

血管支架在真实狭窄血管模型中扩张过程的模拟研究

目的 研究血管支架在真实狭窄血管模型中不同扩张阶段的形变与受力特性,为支架的介入治疗与设计提供科学的参考意见。方法 利用三维建模方法构建患者颈动脉血管模型以及斑块模型,利用Pro/E软件构建1种I型血管支架;在ABAQUS/Standard软件中分析支架在真实狭窄血管模型中径向扩张（第1阶段）和径向收缩（第2阶段）的扩张过程,同时建立斑块与血管为一体的对比实验。结果 在第1阶段,支架发生径向扩张,支架与斑块和血管内壁接触面积最大,支架、斑块、血管壁所受应力最大值分别为515.000、2.482、1.053 MPa;在第2阶段,支架发生径向收缩,形成“狗骨效应”,支架与血管壁之间形成较多的间隙,支架、斑块、血管壁所受应力最大值分别为464.500、0.954、0.316 MPa。在对比实验中,狭窄血管与支架在第2阶段所受应力最大值分别为0.9、414.1 MPa。结论 相对于对比实验,区分血管组织成分的模型更符合狭窄血管的真实情况,更能真实反映血管与支架的受力情况;在第1阶段支架对于斑块及血管内壁造成的损伤最大,在第2阶段支架的“狗骨效应”是造成支架与斑块、血管间产生空隙的重要影响因素。研究结果对支架在介入治疗中的选择与支架的改进设计具有指导意义。     

镍钛合金冠脉支架纵向柔顺性数值分析

目的利用有限元方法分析自主设计镍钛合金冠脉支架的结构特征与纵向柔顺性的关系。方法通过Soildworks设计一种新型支架的几何模型,运用Hypermesh、MATLAB及ABAQUS软件构建出支架的有限元模型,在ABAQUS中对支架一个结构周期内的9个弯曲方向上分别施加转角位移,使支架保持纯弯曲状态。结果支架柔顺性在自接触前差异性不明显;当自接触发生后,支架的柔顺性表现出明显的各向异性,同时支架在平面内的纯弯曲载荷作用下发生弯曲变形,并伴随着平面外的偏转及围绕自身轴线的扭转变形。结论支架的结构特征决定了其弯曲行为,连接体的螺旋和自接触使支架的柔顺性始终表现出各向异性,为支架在临床上的应用提供科学指导。     

新型可回收血管支架的设计与有限元分析

目的针对药物洗脱支架植入后引起的早期再狭窄问题,对镍钛合金血管支架进行结构上的可回收设计和生物力学分析。方法建立可回收血管支架及其回收系统的几何模型,其中支架回收部为圆台形网状结构,由4个对称分布的回收筋组成;分析支架在压握过程中的最大主应变分布、压握及自膨胀均匀性等,并对支架的回收过程进行仿真实验。结果当支架被压握至最小尺寸时,其最大应变为3.7%,不均匀性指数为0.62%;当支架自膨胀结束时,其不均匀性指数为1.31%;当1/2支架被回收进外鞘管时,最大应变为1.52%;而支架在回收过程中并未发生断裂或"卡顿"情况。结论支架应变在其安全范围之内,且支架的压握及自膨胀过程较均匀,能够被安全、顺利地回收进外鞘管中。研究结果可以为可回收血管支架的结构设计、生物力学分析和临床应用提供重要参考依据。     

血管支架柔顺性能的仿真模拟及灰色相关性分析

目的利用有限元法与灰色相关性理论的方法,分析并比较支架结构参数对支架植入后与血管同步运动能力的影响。方法选取S型闭环镁合金支架作为研究对象,应用Solid Works软件建立不同材料、周向支撑体数目、支撑体长度及初始直径共9款支架模型;应用Hyper Mesh软件进行支架模型网格的划分;应用ABAQUS软件模拟分析支架植入后与血管同步运动能力;利用灰色相关性理论研究并比较支架结构参数对弯曲刚度影响因子大小。结果材料对支架柔顺性的影响较明显,其中镁合金的柔顺性最好,对应弯曲刚度值为0.958 N·(rad·mm)~(-1);周向支撑体数目为5对应支架的柔顺性最好,其弯曲刚度值为0.853 N·(rad·mm)~(-1);支撑体长度为1.0 mm对应支架的柔顺性最好,其弯曲刚度值为0.829 N·(rad·mm)~(-1);初始直径为1.4 mm对应支架的柔顺性最好,其弯曲刚度值为1.024 N·(rad·mm)~(-1)。结论镁合金支架对应柔顺性最好,其次为不锈钢,钴铬合金支架对应柔顺性较差;柔顺性随着周向支撑体数目、支撑体长度、初始直径的增加而呈减小趋势变化;通过灰色相关性计算可知,材料对应柔顺性的影响最显著,其次为周向支撑体数目、支撑体长度,初始直径对其影响较小;分析支架结构参数对柔顺性的影响,可为支架的设计研发及临床治疗提供更加科学的参考。     

Mechanical properties, drug eluting characteristics and in vivo performance of a genipin-crosslinked chitosan polymeric stent

A limitation with the use of polymers as stent matrices is their inherent mechanical weakness. In this study, a polymeric stent, made from chitosan-based films fixed by genipin which has a cyclic molecular structure, was developed (the genipin stent). The mechanical properties of the genipin stent were investigated; its counterpart fixed by a linear epoxy compound (the epoxy stent) and a commercially available metallic stent were used as controls. The results indicated that the cyclic crosslinking structures formed within the genipin stent matrix were beneficiary to the improvement of its mechanical property. Additionally, the tolerable compression load of the genipin stent was superior to that of the control metallic stent. The cytotoxicity of the genipin stent was significantly lower than the epoxy stent. The deployment of the genipin stent in rabbit infrarenal abdominal aortas was performed using a French sheath. At 3 months postoperatively, the retrieved arteries remained patent; no thrombosis was observed. A nearly intact layer of endothelial cells was seen on the stent-implanted vessel wall. To evaluate its possibility as a drug delivery vehicle, sirolimus (an anti-proliferative drug) was loaded in the genipin stent. It was found that the genipin stent with heparin coating exhibited a linear sustained-release profile and the released sirolimus still possessed its original activity in inhibiting smooth muscle cell proliferation. These findings suggest that the genipin stent with enhanced mechanical strength can be used as an attractive stent platform for local drug delivery.     

Simulation of longitudinal stent deformation in a patient-specific coronary artery

In percutaneous coronary intervention (PCI), stent malapposition is a common complication often leading to stent thrombosis (ST). More recently, it has also been associated with longitudinal stent deformation (LSD) normally occurring through contact of a post balloon catheter tip and the protruding malapposed stent struts.The aim of this study was to assess the longitudinal integrity of first and second generation drug eluting stents in a patient specific coronary artery segment and to compare the range of variation of applied loads with those reported elsewhere. We successfully validated computational models of three drug-eluting stent designs when assessed for longitudinal deformation. We then reconstructed a patient specific stenosed right coronary artery segment by fusing angiographic and intravascular ultrasound (IVUS) images from a real case. Within this model the mechanical behaviour of the same stents along with a modified device was compared. Specifically, after the deployment of each device, a compressive point load of 0.3 N was applied on the most malapposed strut proximally to the models. Results indicate that predicted stent longitudinal strength (i) is significantly different between the stent platforms in a manner consistent with physical testing in a laboratory environment, (ii) shows a smaller range of variation for simulations of in vivo performance relative to models of in vitro experiments, and (iii) the modified stent design demonstrated considerably higher longitudinal integrity. Interestingly, stent longitudinal stability may differ drastically after a localised in vivo force compared to a distributed in vitro force.