支架筋截面形状对血流动力学影响的数值分析

生物医学工程研究ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ

２０１３，３２（３）：１５８～１６１国家自然科学基金资助项目（１１３６２０１５）；内蒙古自治区自然科学基金项目（２０１３ＭＳ０１１３）。

　Ｅｍａｉｌ：ｐｈｍ１６８８８＠１２６．ｃｏｍ支架筋截面形状对血流动力学影响的数值分析

彭红梅

（内蒙古民族大学物理与电子信息学院，通辽０２８０４３）

摘要：通过对方形、圆形和椭圆形三种横截面支架筋附近的血流动力学数值分析，对优化设计支架结构提供流体力学理论指导。利用边界元方法，计算了血液流场、血管壁切应力及支架筋所受压力。与方形和圆形截面支架筋比较，椭圆形截面支架筋对血流的扰动较小，支架筋所受压力较对称，并且支架筋间没有形成低切应力区。椭圆形截面支架筋对增加支架置入后的稳定性、防止再狭窄有一定的优越性。

关键词：介入治疗；支架；血流动力学；再狭窄；稳定性；边界元方法

中图分类号：Ｒ３１８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２６２７８（２０１３）０３０１５８０４

ＴｈｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＨｅｍｏｄｙｎａｍｉｃ

ｔｏＤｉｆｆｅｒｅｎｔＣｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆＳｔｒｕｔｓ

ＰＥＮＧＨｏｎｇｍｅｉ

（ＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＣｏｌｌｅｇｅ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｏｒＮａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｔｏｎｇｌｉａｏ０２８０４３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｔｅｎｔｔｏａｎａｌｙｓｅｔｈｅｈｅｍｏｄｙｎａｍｉｃｎｅａｒｔｈｅｓｔｒｕｔｓｗｉｔｈｔｈｅｓｑｕａｒｅ，ｃｉｒｃｌｅａｎｄｏｖａｌｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｂｌｏｏｄｆｌｏｗｆｉｅｌｄｓ，ｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｅｓｏｎｖｅｓｓｅｌｗａｌｌａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｓｏｎｔｈｅｓｔｒｕｔｓｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｆｔｅｒｉｎｔｅｒｖｅｎｉｎｇｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｓｔｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｓｑｕａｒｅ，ｃｉｒｃｌｅａｎｄｏｖａｌｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｓｔｒｕｔｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｕｔｓｗｉｔｈｔｈｅｓｑｕａｒｅｏｒｃｉｒｃｌｅｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｔｒｕｔｗｉｔｈｔｈｅｏｖａｌｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｈａｄｃｅｒｔａｉｎａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｂｌｏｏｄｆｌｏｗｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，ｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｅｎｔ，ａｎｄａｖｏｉｄｅｄｌｏｗｓｐｅｅｄｖｏｒｔｅｘａｎｄｌｏｗｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓａｒｅａｓｔｏｂｅｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅｓｔｒｕｔｗｉｔｈｔｈｅｏｖａｌｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｈａｓｃｅｒｔａｉｎａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｅｎｔ，ａｎｄｒｅｄｕｃｅｒｅｓｔｅｎｏｓｉｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｈｅｒａｐｙ；Ｓｔｅｎｔ；Ｈｅｍｏｄｙｎａｍｉｃ；Ｒｅｓｔｅｎｏｓｉｓ；Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ；Ｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ

１　引　言

近年来介入疗法［１－２］在动脉粥样硬化、主动脉

夹层、动脉瘤等疾病的治疗中得到广泛应用，该疗法具有创伤小、并发症少、康复迅速等优点。但是，研

究表明，支架植入后由于支架筋（Ｓｔｒｕｔ）凸出于血管

壁面，使血流局部环境发生了变化，血液将在支架筋

附近产生分离再附流动［３］。动物实验和人体临床

研究发现［４－６］，结构不同的支架对血流扰动及低剪应力区形成的影响不同，而低剪应力是影响支架内再狭窄的重要因素之一，因此，改善支架结构，从而减少对血液流动的扰动，避免低剪应力区产生，同时增加支架植入后的稳定性，是值的关注的一个问题。

本研究利用边界元方法［７］，计算了方形、圆形和椭圆形三种横截面支架筋附近的血液流场、血管壁切应力及支架筋所受压力分布，所得结论对支架的优化设计提供了流体力学理论依据。