CN114557800A - 一种可扭转压握的血管支架及其扭转压握方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可扭转压握的血管支架及其扭转压握方法，血管支架呈圆筒状，由一呈矩形网状的二维结构围成，矩形网状包括分别与圆筒状的轴线相垂直和平行的第一边线和第二边线，矩形网状由若干均沿第一边线延伸方向排布的第一丝杆和第二丝杆构成，第一丝杆和第二丝杆交叉固定且各自等间隔、平行设置，第一丝杆沿第一边线延伸方向倾斜设置，且各第一丝杆由中间至两侧其长度逐渐递减并对称设置，各第二丝杆的延伸方向平行于第二边线，或者第二丝杆与第一丝杆同向倾斜，且第二丝杆的倾斜度小于第一丝杆，该结构能够实现植入前通过施加简单的扭矩实现缩小变形，不依赖于支架压握机以及复杂的压握过程实现变形，简化了血管支架植入前的步骤。

Description

一种可扭转压握的血管支架及其扭转压握方法

技术领域

本发明涉及血管支架技术领域，特别是涉及一种可扭转压握的血管支架及其扭转压握方法。

背景技术

随着现代医学的不断发展，外科手术方式开始从复杂的开放术式向微创的腔内术式过渡，其中通过血管进入人体任意一个器官组织是常见的方式，早在1953Seldinger进行了皮下的血管介入手术的首次尝试后，血管腔内治疗飞速发展。对于要求血管再通的疾病经皮腔内血管成形术操作简便，近期效果好，是安全有效的首选方法，但术后一系列修复反应可导致血管再狭窄，为了降低再狭窄率，药物洗脱球囊(DEB)应运而出，但是球囊扩张后仍存在动脉管壁的回缩，因此支架进入了介入治疗的舞台。目前的血管支架植入治疗方法按植入方式的不同可以分为，球囊扩张型支架和自扩展式支架，其中自扩展式支架在回复性以及柔顺性方面的优点，在受压的解剖部位，如上肢、下肢、颈部等部位，以及血管形状弯曲的部位具有更好的治疗性能。

目前的自扩展式支架在植入前要使用支架压握机对支架进行压缩变形，通过压握机对支架加载多方位的载荷实现支架的缩小变形，达到可植入的尺寸，并通过鞘管送入血管中并在病变位置释放，在释放后支架解除了约束力，从而自伸展实现尺寸扩张，并在目标位置工作。在上述提到的自扩展式血管支架的植入过程中，支架变形需要依赖于形态结构较为复杂且操作步骤繁琐的压握机实现，这一过程也提升了血管支架植入的成本和操作流程的复杂性。

例如专利文件CN104644293A公开了一种血管支架的压握方法及压握结构，该压握结构包括：待压握支架，设置于待压握支架内部的支撑芯轴，以及套设于待压握支架外部的限位管材；按照预先设置的第一压握配置对压握结构进行压握，直至待压握支架与支撑芯轴相贴合，且反馈的压握机力值达到第一预设值时，停止压握，但是其仍需通过在待压握支架的内部设置一支撑芯轴，在压握过程中，可对待压握支架起到内部支撑作用，且通过在待压握支架外部套设一限位管材，可在压握过程中对待压握支架的外部进行限位和保护，不可避免的导致在压握过程中费时费力。

专利文件CN201840555U公开了一种利于压握的血管支架，该支架呈管壁镂空管状，由多排平行排列的正弦波通过轴向支撑杆在正弦波的顶点相连而成。可以增删正弦波的个数或(和)排列数或(和)顶点轴向支撑杆的数量得到一系列不同图形的血管支架设计图形。本发明所提供的血管支架给支架压握提供了做够的空间，压握时各支撑筋碰触在一起的可能性大大降低，但是其压握过程中其形态结构较为复杂且操作步骤繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供一种可扭转压握的血管支架及其扭转压握方法，以解决上述现有技术存在的问题，在压缩变形时只需要加载简单的扭矩即可实现变形，不需要通过压握机对支架进行压缩，血管支架的高度以及直径即可发生变化，再以其结构性能实现自扩张性能，大大简化了这一压握的流程。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可扭转压握的血管支架，所述血管支架呈圆筒状，由一呈矩形网状的二维结构围成，所述矩形网状包括分别与所述圆筒状的轴线相垂直和平行的第一边线和第二边线，所述矩形网状由若干均沿所述第一边线延伸方向排布的第一丝杆和第二丝杆构成，所述第一丝杆和所述第二丝杆交叉固定且各自等间隔、平行设置，所述第一丝杆沿所述第一边线延伸方向倾斜设置，且各所述第一丝杆由中间至两侧其长度逐渐递减并对称设置，各所述第二丝杆的延伸方向平行于所述第二边线，或者所述第二丝杆与所述第一丝杆同向倾斜，且所述第二丝杆的倾斜度小于所述第一丝杆。

优选的，所述第一丝杆和所述第二丝杆的端部交汇于所述矩形网状的边线处。

优选的，所述第一丝杆和所述第二丝杆成对设置，每对所述第一丝杆和所述第二丝杆中，所述第二丝杆的两端对应连接在所述第一丝杆的两端。

优选的，所述矩形网状分为若干沿周向和轴向排列的N型单元，各所述N型单元中的竖边和斜边分别为部分所述第一丝杆和所述第二丝杆，所述N型单元的上下两端开口处均连接虚线后分为两全等的三角形，所述三角形中所述竖边与所述虚线夹角的外角大于0°且不大于90°，所述斜边与所述虚线的夹角大于0°且小于90°。

优选的，所述竖边的长度为a，所述外角的角度为α，所述支架本体的轴向长度为H，所述竖边的长度、所述外角的角度和所述支架本体的轴向长度的关系为：H＝4a*sinα。

优选的，所述虚线的长度为b，所述支架本体的周向长度为W，所述虚线的长度和所述支架本体的周向长度的关系为：W＝4c。

优选的，所述第一丝杆和所述第二丝杆的材料属性定义为密度为7.82E-09Kg/m3,杨氏模量为197000MPa，泊松比为0.232。

优选的，所述第一丝杆和所述第二丝杆的加工材料采用形状记忆合金。

优选的，所述支架本体采用激光切割或者金属丝编织的方法制作而成。

还提供一种扭转压握方法，包括如下过程，沿周向对所述支架本体加载扭矩，在二维结构上表现为剪切力，在所述三角形中可以表示为：

所述支架本体的轴向长度变化：将所述斜边与所述虚线夹角处的第一顶点固定，在所述斜边与所述竖边夹角处的第二顶点施加水平远离所述斜边的力，将所述竖边绕所述第二顶点朝所述斜边转动，在这种趋势下，α将会从初始的90°逐渐减小，sinα随之逐渐减小，最终表现在结构上H也会随之较小；

所述支架本体的直径变化：以所述斜边作为参考系，所述第二顶点的运动轨迹为一段圆弧，从几何关系中可以得知，随着所述虚线与所述竖边夹角处的第三顶点的运动，所述虚线长度b也逐渐减小，表现在结构上所述支架本体的周长W的尺寸减小。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

第一，血管支架呈圆筒状，由一呈矩形网状的二维结构围成，矩形网状包括分别与圆筒状的轴线相垂直和平行的第一边线和第二边线，矩形网状由若干均沿第一边线延伸方向排布的第一丝杆和第二丝杆构成，第一丝杆和第二丝杆交叉固定且各自等间隔、平行设置，第一丝杆沿第一边线延伸方向倾斜设置，且各第一丝杆由中间至两侧其长度逐渐递减并对称设置，各第二丝杆的延伸方向平行于第二边线，或者第二丝杆与第一丝杆同向倾斜，且第二丝杆的倾斜度小于第一丝杆，在具体施加与第一丝杆倾斜方向同向的扭矩，相邻两第一丝杆互相靠近，第二丝杆发生弯曲，进而血管支架的高度以及直径即可发生变化，其与传统血管支架不同，本发明实现剪切拉胀结构应用于血管支架结构中，该结构能够实现植入前通过施加简单的扭矩实现缩小变形，不依赖于支架压握机以及复杂的压握过程实现变形，简化了血管支架植入前的步骤。

第二，第一丝杆和第二丝杆的端部交汇于矩形网状的边线处，使得第一丝杆和第二丝杆能够沿矩形网状所在的矩形结构处均匀延伸，保证了矩形网状各处在压缩时的均匀性，保证了整个血管支架的扩张和压缩的均匀性。

第三，第一丝杆和第二丝杆成对设置，每对第一丝杆和第二丝杆中，第二丝杆的两端对应连接在第一丝杆的两端，避免第一丝杆和第二丝杆的两端相分离，造成血管支架两端结构强度降低，进而在压握的过程中容易变形，对应连接的第一丝杆和第二丝杆使得整个血管支架的两端更为柔顺，避免对血管的抵触力过大。

第四，第一丝杆和第二丝杆的加工材料采用形状记忆合金，便于第一丝杆和第二丝杆的压缩和扩张，保证整个血管支架使用的有效性。

第五，支架本体采用激光切割或者金属丝编织的方法制作而成，一方面，激光切割以及金属丝编织的制造方法较为成熟，应用更广，另一方面保证自伸展扩张和压缩的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明血管支架二维结构示意图；

图2为本发明血管支架二维结构中三角形单元示意图；

图3为本发明三角形单元中B点运动趋势示意图；

图4为本发明血管支架的三维支架结构示意图；

图5为本发明血管支架压缩变形后结构示意图；

图6为本发明血管支架压缩图；

其中，1-第二丝杆、2-第一丝杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种可扭转压握的血管支架及其扭转压握方法，以解决上述现有技术存在的问题，在压缩变形时只需要加载简单的扭矩即可实现变形，不需要通过压握机对支架进行压缩，血管支架的高度以及直径即可发生变化，以其结构性能实现自扩张性能，大大简化了这一压握的流程。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1至图6，本实施例中提供一种可扭转压握的血管支架，血管支架呈圆筒状，由一呈矩形网状的二维结构围成，二维结构具体为一种通过施加剪切力使结构边角关系变化实现形态变化的剪切拉胀结构，矩形网状包括分别与圆筒状的轴线相垂直和平行的第一边线和第二边线，矩形网状由若干均沿第一边线延伸方向排布的第一丝杆2和第二丝杆1构成，第一丝杆2和第二丝杆1交叉固定且各自等间隔、平行设置，第一丝杆2沿第一边线延伸方向倾斜设置，且各第一丝杆2由中间至两侧其长度逐渐递减并对称设置，各第二丝杆1的延伸方向平行于第二边线，或者第二丝杆1与第一丝杆2同向倾斜，且第二丝杆1的倾斜度小于第一丝杆2，在具体施加与第一丝杆2倾斜方向同向的扭矩，相邻两第一丝杆2互相靠近，第二丝杆1发生弯曲，进而血管支架的高度以及直径即可发生变化，其与传统血管支架不同，本发明实现剪切拉胀结构应用于血管支架结构中，该结构能够实现植入前通过施加简单的扭矩实现缩小变形，不依赖于支架压握机以及复杂的压握过程实现变形，简化了血管支架植入前的步骤，并在解除外力后，该结构可以恢复到原本的形态，实现自伸展的功能。

其中，第一丝杆2和第二丝杆1的端部交汇于矩形网状的边线处，使得第一丝杆2和第二丝杆1能够沿矩形网状所在的矩形结构处均匀延伸，保证了矩形网状各处在压缩时的均匀性，保证了整个血管支架的扩张和压缩的均匀性。

进一步的，第一丝杆2和第二丝杆1成对设置，每对第一丝杆2和第二丝杆1中，第二丝杆1的两端对应连接在第一丝杆2的两端，避免第一丝杆2和第二丝杆1的两端相分离，造成血管支架两端结构强度降低，进而在压握的过程中容易变形，对应连接的第一丝杆2和第二丝杆1使得整个血管支架的两端更为柔顺，避免对血管的抵触力过大。

如图1所示，矩形网状分为若干沿周向和轴向排列的N型单元，或者反N型的基本单元，各N型单元中的竖边和斜边分别为部分第一丝杆2和第二丝杆1，N型单元的上下两端开口处均连接虚线后分为两全等的三角形，三角形中竖边与虚线夹角的外角大于0°且不大于90°，斜边与虚线的夹角大于0°且小于90°，在变形过程中，每一个基本单元中的三角形依旧保持互相全等的关系，通过对单一三角形的变形趋势分析，可以得到整体结构的形态变化趋势。

优选的，竖边的长度为a，外角的角度为α，支架本体的轴向长度为H，竖边的长度、外角的角度和支架本体的轴向长度的关系为：H＝4a*sinα。具体的，如图2所示，由a、b、c三边组成的ABC三角形进行分析，虚线为AB边，其中BC边与AC边是支架的固有尺寸，α是BC与水平轴所呈的角度，β是AC边与水平轴所呈的角度，从图1中可以得到支架的轴向长度H以及周长W与三角形边长的关系。从对该自伸展血管支架加载外力后轴向与径向变小的功能出发，只考虑0°<α<90°，0°<β<90°，β<α的情况。

进一步的，虚线的长度为b，支架本体的周向长度为W，虚线的长度和支架本体的周向长度的关系为：W＝4c。通过在三维支架上加载扭矩，在二维结构上表现为剪切力，可以改变α角与c边的大小，从而实现对支架长度H以及周长W的改变。当在支架上施加顺时针方向的剪切力时，在三角形中可以表示为将点A固定，在点C上施加水平向右的力。这时将线段AC作为参考系，由于C点将CA、CB两条线段固连，可以得知CB线段将会绕着C点顺时针方向旋转，在这种趋势下，α将会从初始的90°逐渐减小，sinα随之逐渐减小，最终表现在结构上H也会随之较小，支架的高度变小；同时，依旧以AC线段作为参考系，C点的运动轨迹将是一段圆弧，如图3所示，从几何关系中可以得知随着B点的运动，AB边的长度c也逐渐减小，表现在结构上即支架的周长W的尺寸减小，支架的直径减小。

通过三维结构的仿真可以验证该结构的可行性，将图1所示的二维结构卷曲成圆柱面即为血管支架的三维形状，如图4所示，取初始的支架高度H为60mm、支架直径为19.1mm。在给支架下端进行以轴向为旋转轴的旋转自由度固定后，给支架上端施加逆时针的扭矩将支架旋转2rad，支架的高度H变为58mm，支架的直径变为15.5mm，表现出了支架轴向长度与直径的缩小，实现了该自伸展血管支架在扭矩作用下，尺寸变小的目的，支架尺寸变化对比如图5所示。

优选的，第一丝杆2和第二丝杆1的材料属性定义为密度为7.82E-09Kg/m3,杨氏模量为197000MPa，泊松比为0.232，保证了整个血管支架使用的有效性，提高了血管支架的伸缩性和扩张性。

进一步的，第一丝杆2和第二丝杆1的加工材料采用形状记忆合金，便于第一丝杆2和第二丝杆1的压缩和扩张，保证整个血管支架使用的有效性。

进一步的，支架本体采用激光切割或者金属丝编织的方法制作而成，一方面，支架的制造方式目前分为非一体式成型和一体式成型，非一体式成型的方法主要有金属丝编织法，将金属丝通过焊接的方式编制成血管支架的形态；一体式成型的方法目前有激光切割和增材制造，其中激光切割以及金属丝编织的制造方法较为成熟，应用更广，另一方面，采用激光切割或者金属丝编织的方法制作而成，保证自伸展扩张和压缩的效果。

在实际应用中，本发明设计的血管支架工作具体流程为：首先通过特定机构施加旋转力使支架变形缩小，再将缩小后的支架装入鞘管中，随导管运送至病变处释放。在释放后，血管支架的约束力消失，由于支架材料性能以及结构性能，支架会自伸展扩张，逐渐贴合血管，达到工作状态，工作流程。

作为本发明优选的实施方式，还提供一种扭转压握方法，包括如下过程，沿周向对支架本体加载扭矩，在二维结构上表现为剪切力，在三角形中可以表示为：

支架本体的轴向长度变化：将斜边与虚线夹角处的第一顶点固定，在斜边与竖边夹角处的第二顶点施加水平远离斜边的力，将竖边绕第二顶点朝斜边转动，在这种趋势下，α将会从初始的90°逐渐减小，sinα随之逐渐减小，最终表现在结构上H也会随之较小；

支架本体的直径变化：以斜边作为参考系，第二顶点的运动轨迹为一段圆弧，从几何关系中可以得知，随着虚线与竖边夹角处的第三顶点的运动，虚线长度b也逐渐减小，表现在结构上支架本体的周长W的尺寸减小。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述血管支架呈圆筒状，由一呈矩形网状的二维结构围成，所述矩形网状包括分别与所述圆筒状的轴线相垂直和平行的第一边线和第二边线，所述矩形网状由若干均沿所述第一边线延伸方向排布的第一丝杆和第二丝杆构成，所述第一丝杆和所述第二丝杆交叉固定且各自等间隔、平行设置，所述第一丝杆沿所述第一边线延伸方向倾斜设置，且各所述第一丝杆由中间至两侧其长度逐渐递减并对称设置，各所述第二丝杆的延伸方向平行于所述第二边线，或者所述第二丝杆与所述第一丝杆同向倾斜，且所述第二丝杆的倾斜度小于所述第一丝杆。

2.根据权利要求1所述的可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述第一丝杆和所述第二丝杆的端部交汇于所述矩形网状的边线处。

3.根据权利要求2所述的可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述第一丝杆和所述第二丝杆成对设置，每对所述第一丝杆和所述第二丝杆中，所述第二丝杆的两端对应连接在所述第一丝杆的两端。

4.根据权利要求1至3任一项所述的可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述矩形网状分为若干沿周向和轴向排列的N型单元，各所述N型单元中的竖边和斜边分别为部分所述第一丝杆和所述第二丝杆，所述N型单元的上下两端开口处均连接虚线后分为两全等的三角形，所述三角形中所述竖边与所述虚线夹角的外角大于0°且不大于90°，所述斜边与所述虚线的夹角大于0°且小于90°。

5.根据权利要求4所述的可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述竖边的长度为a，所述外角的角度为α，所述支架本体的轴向长度为H，所述竖边的长度、所述外角的角度和所述支架本体的轴向长度的关系为：H＝4a*sinα。

6.根据权利要求5所述的可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述虚线的长度为b，所述支架本体的周向长度为W，所述虚线的长度和所述支架本体的周向长度的关系为：W＝4c。

7.根据权利要求6所述的可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述第一丝杆和所述第二丝杆的材料属性定义为密度为7.82E-09Kg/m3,杨氏模量为197000MPa，泊松比为0.232。

8.根据权利要求7所述的可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述第一丝杆和所述第二丝杆的加工材料采用形状记忆合金。

9.根据权利要求8所述的可扭转压握的血管支架，其特征在于，所述支架本体采用激光切割或者金属丝编织的方法制作而成。

10.一种应用如权利要求6至9任一项所述的可扭转压握的血管支架的扭转压握方法，其特征在于，包括如下过程，沿周向对所述支架本体加载扭矩，在二维结构上表现为剪切力，在所述三角形中可以表示为：

所述支架本体的轴向长度变化：将所述斜边与所述虚线夹角处的第一顶点固定，在所述斜边与所述竖边夹角处的第二顶点施加水平远离所述斜边的力，将所述竖边绕所述第二顶点朝所述斜边转动，在这种趋势下，α将会从初始的90°逐渐减小，sinα随之逐渐减小，最终表现在结构上H也会随之较小；

所述支架本体的直径变化：以所述斜边作为参考系，所述第二顶点的运动轨迹为一段圆弧，从几何关系中可以得知，随着所述虚线与所述竖边夹角处的第三顶点的运动，所述虚线长度b也逐渐减小，表现在结构上所述支架本体的周长W的尺寸减小。

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