Electroforce產品之心血管植入物測試

如今，隨著社會經濟的發展，人們生活水平不斷提高，生活節奏加快，飲食結構發生變化，心血管疾病疾病的發病率呈逐年上升之勢。近年來，隨著醫學與工程學技術的迅猛發展，血管支架ZL技術是現代醫學中備受關注并具有廣闊發展前景的ZL技術之一。由于血管支架具有良好可塑性和幾何穩定性的網狀管，植入到人體狹窄的血管處，撐開血管保證血液流通，從而使心血管病患者的癥狀得以緩解。

植入人體內的血管支架，隨著心臟的搏動，在血流作用下作周期性的擴張、收縮運動，作用在血管支架上的周期循環載荷卻會導致血管支架發生疲勞斷裂，支架斷裂直接威脅病人生命，支架變形、支架移位可導致一些嚴重的并發癥（比如誘發血栓），支架塌陷會降低支架的治LX果甚至失效，從而直接威脅患者的生命，因此耐疲勞性能是血管支架使用過程中Z重要的性能指標之一。為了確認支架的疲勞性能，需要對支架產品進行加速疲勞測試。

心血管支架的材料一般為Ni-Ti合金，如圖1中的冠狀動脈支架示意圖，其主體為四層蜂窩狀結構。植入人體后，其整體的框架架構和較寬的支柱角提供了支架整體抗疲勞性能，以及高徑向強度的圓形結構，隨著血管的擴張與收縮，其應力往往集中于寬的支角柱處。那么，如何通過在超生理載荷水平的情況下去評估該高溫合金支架材料的疲勞行為？如何為優化支架設計的有效性和安全性提供在疲勞強度方面的建議？

圖1.  冠狀動脈支架結構示意圖

通過使用圖二中鉆石形狀使用同種材料制備的模擬樣品，在ElectroForce 3300MSF（圖3）上，完成整個生命周期4×109次的疲勞測試。TA Instruments 的新型多樣品疲勞測試儀器-Electroforce MSF作為專門針對心血管植入物耐久性測試的設備具有無與倫比的測試容量，Z多可同時測試至16 個樣品，結合行業ling先的Electroforce?直線電機技術，使用戶方便快捷的獲得Z精確的測試結果。

圖2 “鉆石”形狀模擬支架

圖3  ElectroForce 3300MSF-12

心血管假體和移植物一般情況下是由生物材料制成，這些材料一般會模擬天然組織(如牛/豬心包、滌綸、聚四氟乙烯)。這類生物材料應具有抗血栓性、生物相容性、耐用性、抗感染性、易消毒性、易植入性、易得性、成本效益，并應與原生組織的機械性能相匹配。主動脈組織和替代材料在力學性能上的差異可能會造成不必要的血流動力學影響，從而導致移植物衰竭。那么如何去表征健康與不健康的天然組織例如心臟瓣膜，升主動脈，腹主動脈之間的差異？如何確定用于病變血管組織的假體或植入物的潛在材料？

Electroforce系列中的平面雙軸Test-Bench系列產品可以通過位移控制下的等雙軸拉伸，來確定生物組織材料的剛度和各向異性指數?？梢员容^不同生物組織材料的各項異性。如圖4 使用了Test Bench分別表征了健康和病變的主動脈血管，人類心包和牛心包以及某種滌綸纖維在相同應變下的各項異性行為。

圖4. TestBench等雙軸拉伸

圖5. TestBench 等雙軸拉伸測試結果

通過圖5結果發現所有材料在力學性能上的顯著差異，提高人們對主動脈重建手術中所使用材料的差異性的認識。這一發現表明，需要改進假體材料的設計，以更好地模擬天然組織。

參考文獻

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