人造血管体外承载性能的测试装置设计与实验研究

摘要

自人造血管问世近40余年来,关于人造血管的研究,国际上有不少专利与文献报道,国内亦有少量临床应用研究的报道.但对人造血管的研究主要集中在人造血管的加工以及在临床应用上.而对人造血管的力学性能的研究很少,目前国内尚无对人造血管产品的力学性能的一个评价标准.对其力学性能的研究更是罕见报道.该文主要针对人造血管的各项体外承载性能的测试进行一些探索性的研究.在对人造血管试样实施周向拉伸实验时,发现人造血管易于从其连接处断裂的现象.论文进一步从纱线和纤维的层面对不同制作工序的人造血管的不同部位的纤维和纱线进行了实验研究.发现不同的制备工序对人造血管的纱线和纤维有不同的影响,其中紧密化阶段的影响最大.研究还发现在经编加工后线圈结构在连接部位已存在一定的不均匀性,这是人造血管在周向拉伸中该部位具有高断裂的主要原因.另外同一工序但处于人造血管不同部位的纤维的各项承载性能也存在较大差异,可以预测人造血管在体内承受反复脉动等生理负荷下,破损可能首先出现在相对薄弱的部位,缩短了人造血管的使用寿命.论文对ISO推荐的人造血管探头顶破强度测试装置的分析,提出了改进方法以解决其加压方式的缺陷.并就应用了新的加压方式的测试装置进行了实验.论证了新加压方式的合理性.在对人造血管的手术线固位强度的测试装置的设计和实验过程中发现, ISO中规定的测试方法中关于试样准备的部分并没有给出具体的方法.如果按常规方法理解就会出现偏差.通过观察分析,论文对制样方法提出了一些具体规定.并用人造血管的替代品对测试装置实施了实验.验证了测试装置和制样方法的合理性.该课题初步搭建起能够对人造血管(置换型和支架型)若干生物力学性能进行体外测试的相应装置.为进一步对人造血管的研究提供基础.同时应用新设计的装置对人造血管层面的生物力学性能进行了分析,为设计和制造更理想的人造血管提供依据.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1人造血管的发展

1.2人造血管研究的现状

1.3.1周向拉伸强度

1.3.2轴向拉伸强度

1.3.3顶破强度

1.3.4手术线固位强度

1.4研究目标

第二章轴向拉伸力学性能测试装置的设计与实验研究

2.1设计背景

2.2夹持装置的设计过程

2.2.1新设计装置介绍

2.2.2内芯的设计和完善

2.3实验与分析

2.3.1不同规格内芯的实验

2.3.2圆柱实验与平面实验的对比

2.4试验仪器的精密度估计

2.4.1相关概念

2.4.2对自制的人造血轴向拉伸力学性能测试装置的精密估计

2.5本章小结

第三章周向拉伸力学性能测试装置的设计与实验研究

3.1设计背景

3.2夹持装置的设计过程

3.2.1关于资料推荐夹头可行性的理论分析

3.2.2新设计的人造血管周向力学性能测试装置理论分析

3.3新设计的人造血管纵向力学性能测试装置的介绍

3.4周向拉伸强度测试装置的实验评价

3.4.1实验仪器、材料、参数

3.4.2结果与分析

3.5试验仪器的精密度估计

3.5.1重复性γ值的计算

3.5.2再现性R值的计算

3.5.3重复性和再现性的应用

3.6本章小结

第四章人造血管的周向拉伸及其管壁均匀性的研究

4.1人造血管的制备和纺织宏观结构

4.2人造血管的周向拉伸的实验

4.3管壁均匀性的实验研究与分析

4.3.1线圈结构和纱线密度的研究

4.3.2单纤维层面研究

第五章探头顶破强度测试装置的设计与评价

5.1设计背景

5.2装置的设计过程

5.3实验与结果分析

5.3.1实验仪器、材料、参数

5.3.2试验仪器的精密度估计

5.4本章小结

第六章手术线固位强度测试装置的设计与实验研究

6.1设计背景及过程

6.1.1已有的测试装置

6.1.2自行设计的夹持的装置

6.2预备实验、结果与讨论

6.2.1实验试样的准备

6.2.2斜切口实验、结果与讨论

6.2.3平切口实验、结果与讨论

6.3对ISO的一点补充说明

6.4实验、结果与讨论

6.4.1斜切口实验

6.4.2平切口实验

6.5本章小结

第七章结论

参考文献

附录1

附录2

附录3

附录4

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录

致谢