專利名稱：一種人造血管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人造血管結構。
背景技術：
血管移植應用于搭橋手術和動脈重建已經有五十的歷史。盡管大口徑血管移植臨床上已經取得了巨大成功，但小口徑(＜5-6mm)血管移植臨床問題仍未得到解決，因為自體血管有限和合成血管的血栓和內皮增生導致失敗，人們一直期待著小口徑人工血管的突破性進展并且在心臟和外周循環(huán)的搭橋手術中處于大量需求狀態(tài)。
為解決小口徑人造血管通暢率，國內外主要采用兩種方式1)對支架材料進行選擇和優(yōu)化。2)對材料表面進行表面處理和修飾。以上解決人造血管通暢率的出發(fā)點都是再引入外來材料或者是借助外來藥物的作用來抑制血管內血栓的形成從而達到提高通暢率的效果。雖有一定的效果，但是在解決原有問題的同時也引入了新的問題1)高分子可降解材料降解后，支架材料重新暴露于血液中又將面臨可能引發(fā)血栓的問題；2)涂附的藥物和細胞因無法承受生理環(huán)境的壓力而過早的脫落，致使支架材料新暴露于血液中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現有技術存在的不足，提出一種具有特殊幾何結構的人造血管，通過改變血管壁內表面的幾何結構來使血液流場改變，提高小口徑人造血管內壁血流速度，以減小血液中有形元素及有害物質在人造血管壁的沉積。
本小口徑人造血管研究是運用血流動力學的原理來改善人造血管的通暢率。血流動力學研究發(fā)現，升主動脈處的血流呈雙渦旋流態(tài)。主動脈弓像一雨傘把，它的彎曲是呈空間三維螺旋狀。正是這一空間三維螺旋的構形，使得升主動脈處的血流呈雙渦旋動。主動脈弓處血流的旋動是大自然巧奪天工的設計，是升主動脈血管管壁光滑沖刷以防止動脈粥樣硬化形成的保證。基于上述原理，本發(fā)明提出以下的技術方案在人造血管的管內壁設計螺旋槽，螺旋槽沿螺旋線在內壁伸展，其中血管內徑0＜d≤6mm，螺旋槽深0＜h≤1mm，螺旋間距為0＜m≤3mm。槽深h為從螺旋槽剖面圓弧的弦的中點至圓弧的中點的距離。
通過上述設計，可以改變小口徑人造血管中的流場分布，使血管速度重新分配，增加壁面附近血流速度，造成人造血管壁的沖刷，在生理血流量一定的前提下，盡可能地提高人造血管中的流動壁面剪切力，從而為解決小口徑人造血管急性栓塞失效這一長期未獲解決的問題提供有力的措施。


圖1是血管的軸向剖面圖；圖2是血管的徑向剖面圖。
其中，L管長，D外徑，d內徑，h槽深，m螺旋間距具體實施方式
以下是人造血管的設計過程1.采用機械輔助設計軟件構建幾何模型，用計算流體力學軟件模擬計算流場，得到較好地提高壁面附近速度的模型的參數采用機械輔助設計軟件solid works構建一系列幾何模型，用計算流體力學軟件PHOENICS模擬計算流場，以速度場為指標進行參數優(yōu)化，流體參數取自透明的有機溶劑冬青油，密度為1182kg·m-3，粘度為0.216g·m-1·s-1。對螺旋線槽管的管長，螺旋距，槽深三個因素，進行正交設計。管長有120mm，80mm，60mm三個水平，螺旋距有2mm，4mm，6mm三個水平，槽深有0.2mm，0.4mm，0.6mm三個水平。相應三個不同管長的螺旋線槽管分別有同長度的對照管，兩管的計算條件相同。入口處，設置恒定的流量，流量大小由流速2.4m·s-1乘以入口口徑的面積得到。在Cartesian坐標系中，流動設置為隨時間變化的穩(wěn)定的流動。計算模型如下Elliptic-Staggered方程式，一相流，對速度和壓力求解，擾動模式是KEMODL，流動主體為20℃下的水。迭代計算200次。得到一個較好地提高壁面附近速度的幾何模型，如圖1所示，在血管本體1的管內壁設計螺旋槽2，也可為凸起的螺旋線結構，螺旋槽沿螺旋線在內壁伸展，螺旋槽2的剖面為一120°的圓弧形，螺旋線槽管長度為L＝120mm，槽深h＝0.6mm，內徑d＝6mm，外徑D＝12mm，螺旋間距m＝2mm相應的對照光滑管管長即為120mm。
2.用計算流體力學軟件計算光滑管和螺旋線槽管的速度利用PHOENICS計算光滑管和螺旋線槽管的速度，選取過軸心的截面，得到相應的速度示意圖。軸心附近的速度光滑管較大，且光滑管比螺旋線槽管降低得慢。因為兩管入口處流量相同，螺旋線槽管有較小的軸心速度，那么差別說明螺旋線槽管分配軸心的一部分流量到流體的外周——管的內壁處，管壁附近速度螺旋線槽管大于光滑管。
3.對比光滑管，計算分析螺旋線槽對流場的影響，驗證螺旋線槽能提高人造血管壁面速度的結論。對比光滑管，計算分析螺旋線槽對流場的影響，驗證螺旋線槽能提高人造血管壁面速度的結論在坐標系中固定Y值，得到通過軸的剖面，再通過改變X值，得到與內壁不同距離的直線，Z值代表直線上某點與此直線上入口處的點的兩點間距離。除了入口處和出口處的兩點，在直線上從入口處到出口處按平均距離再選擇14個點，因此每條直線上共有16個樣點。通過軟件中探針顯示得到這些點的速度值。通過對比兩管的相應的直線上的點的速度，得到光滑管和螺旋線槽管的各點速度的對比。
通過計算各直線上速度的平均值，對比對照管，可以量化螺旋線槽管比對照速度增加的幅度。因為每條直線上出口和入口處的兩點與其他14點差別很大，所以每條直線取除去入口和出口兩點的其他14點計算平均值。然后兩管對應直線相比，得到相應的數據表格和分析圖表。在內壁處，螺旋線槽管是光滑管的224.0％，而軸心處前者是后者的95.1％。
表 兩管各直線上除去入口和出口點的14點的速度平均值及兩管的比率

通過對比光滑內壁管表明，螺旋線槽管中內壁附近的速度增大，軸心附近的速度降低，速度得到重新分配。達到了通過增加內壁附近的速度來減少粒子停滯時間和沖刷管壁的目的。
4.按優(yōu)化設計所確定的幾何結構，利用有機玻璃材料機械加工成人造血管實物模型。將人造血管實物模型接入循環(huán)流動流場進行研究，驗證數值模擬的計算結果是正確的按優(yōu)化設計所確定的幾何結構，利用有機玻璃材料機械加工成人造血管實物模型。將人造血管實物模型接入循環(huán)流動流場進行研究，看流場是否達到設計要求。采用粒子圖像測速技術(PIV)對螺旋線槽管和對照光滑管進行流場實驗和拍照，得到粒子在人造血管模型內和光滑管內流動的差異，驗證數值模擬的計算結果是正確的。
5、根據最終獲得的人造血管實物模型的各項數據，制得小口徑的人造血管。
權利要求
1.一種人造血管，它具有血管本體，其特征在于在血管本體的管內壁有螺旋槽，螺旋槽沿螺旋線在內壁伸展，螺旋槽的剖面為一圓弧形。
2.根據權利要求1所述的人造血管，其特征在于其中血管的內徑0＜d≤6mm，螺旋槽深0＜h≤1mm，螺旋間距為0＜m≤3mm。
全文摘要
本發(fā)明提出一種人造血管，在血管的管內壁設計有螺旋槽，槽沿螺旋線在內壁伸展，槽的剖面是一圓弧。此壁內表面的幾何結構改變了小口徑人造血管中的流場分布，使血管速度重新分配，增加壁面附近血流速度，造成人造血管壁的沖刷，在生理血流量一定的前提下，盡可能地提高人造血管中的流動壁面剪切力，減小血液中有害物質在管壁的沉積，達到提高人造血管特別是小口徑人造血管的遠期通暢率的目的，對小口徑人造血管栓塞失效這一長期未獲解決的問題提供重要解決途徑。
文檔編號A61F2/06GK1817328SQ20061005413
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月14日 優(yōu)先權日2006年3月14日
發(fā)明者王貴學, 張鶴, 危當恒, 唐朝君, 劉芳, 鄧小燕 申請人:重慶大學