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文献综述
20世纪50年代,Harder等人发明了金属支架。到了20世纪80-90年代,国内外对于支架治疗病变引发的血管或者非血管狭窄已经展开了相关研究。其中重心一直倾向于血管狭窄方面,而对于非血管狭窄方面的研究却十分匮乏。1995年,《中华放射学杂志》曾刊登过有关食管支架治疗良恶性狭窄的实例[1]。国外也曾报道过在食管支架方面的研究,早期的主要成果是致力于实现生物可降解,在治疗的同时自行降解而无需术后再次手术取出,研发出ELLA支架。2000年开始,医学,工学都提出了对新型食管支架的需求,并对食管支架在临床治疗提出实现低并发症的希冀。
近年来,随着需求的日趋增长,国内外的各个医疗设备公司和冶金学者、材料专家研发出各式各种形状、各种材质的支架,如美国的强生医疗设备有限公司、ICON 医疗设备有限公司、Schneder 有限公司制出许多种支架,我国的一些材料学者也研发出许多国产支架。历史上制出过包覆金属支架即金属支架外包覆聚合物支架。经过多年的临床实践和研究,目前医院使用的支架以合金支架为主,在形状上,以网状管形为主[2],称为编织型食管支架。这种新型合金金属支架是一种可以自行扩张、富有弹性、柔软性性及高度记忆性的镍钛合金制品。将包覆金属支架技术应用到食道肿瘤,真正实现了低疼痛、低并发症。
对于编织型食管支架这项技术的研究,目前已经成为热门,国内外学者及科研人员呈现了许多研究成果,对本次研究有较多帮助:
1.对于编织型结构的测试
为了探讨选择和改进食管支架编织结构的方法。国内学者采用砝码吊重法测量六种编织结构的网格状钛镍记忆合金食管支架的支撑力。在网格状钛镍记忆合金食管支架的编织结构中,编织角、编织丝数、编织丝径对食管支架的支撑力的影响有不同的特征。各种编织结构的网格状食管支架呈现出不同的力学性能,应用时应根据实际情况正确选用[3]。
2.基于有限元分析理论的计算
鉴于食管支架的应用背景及其研究现状,利用有限元数值模拟方法[9],可以达到计算食管支架的各项力学数据,最终计算柔度和贴壁性相关函数的预期效果。根据实际情况,提出合理的假设与简化条件,完成了几何模型及有限元模型的创建、材料模型的选取及边界条件的正确设置。镍钛合金支架的非线性特点,与传统工程材料不同,镍钛合金支架的疲劳寿命随着平均应变的增加而增加[8]。建立了食管支架体外加速疲劳试验装置,对不同头数、相同丝径的覆膜支架进行疲劳寿命的试验。试验结果与数值模拟结果一致,证明了数值模拟方法的合理性及有效性。数值模拟与试验相结合能为食管支架的优化设计提供有价值的参考[4]。
