聚氨酯涤纶复合人工血管顺应性研究.pdf

第 卷 第 期 年 月北京生物医学工程 基金项目：中国食品药品检定研究院中青年发展研究基金（）资助作者单位：中国食品药品检定研究院（北京）通信作者：李崇崇。：聚氨酯涤纶复合人工血管顺应性研究李崇崇 刘丽 王涵摘 要 目的 分析不同应用环境对聚氨酯涤纶复合人工血管顺应性的影响。方法 通过改变测试中的频率和压力模拟人工血管不同应用环境，对 种不同直径的聚氨酯涤纶复合人工血管在恒定压力不同频率，以及恒定频率不同压力下的顺应性进行测试，使用 检验分析测试结果的差异性。结果 本研究中使用的 种直径的聚氨酯涤纶复合人工血管，在恒定压力不同频率的测试中，顺应性测试值均随着频率的增大而减小（）；在恒定频率不同压力的测试中，顺应性测试值随着压力的增大而减小（）。结论 聚氨酯涤纶复合人工血管的顺应性结果明显受到应用环境的影响，并且这种影响呈规律性变化。在人工血管的生产、质控以及临床使用中应充分考虑预期使用部位的特性，以提高临床使用过程中人工血管与人体的适配性。关键词 聚氨酯涤纶复合人工血管；顺应性；应用环境；压力；频率：中图分类号 文献标志码 文章编号（）本文著录格式 李崇崇，刘丽，王涵 聚氨酯涤纶复合人工血管顺应性研究北京生物医学工程，（）：，（）：，：（：）【】，（），（），【】；引言当人体某部位的血管由于衰老、动脉粥样硬化、栓塞或破损等原因不能保证人体正常供血时，需采用人工血管进行置换、搭桥或介入等外科手术进行治疗。理想的人工血管，不仅要具有良好的生物相容性，还必须具有与宿主健康血管相近似的动力学性能。因而，有必要对人工血管在体外的生物力学特性进行合理、准确的评价和表征。顺应性是人工血管重要的生物动力学性能之一，它是指人工血管对管道内部应力的形变响应性。顺应性在移植并发症中扮演重要角色，尤其在吻合处。当顺应性较差的人工血管植入具有正常顺应性的血管时，容易引起血液凝结和细胞内壁增殖，在血管末端形成动脉硬化，还会在血管吻合处产生缝合线疲劳，致使血管移植失败。因此，对于人工血管顺应性的了解和测量是非常重要的。当前的国家行业标准 心血管植入物 血管假体 管状血管移植物和血管补片附录 中规定了顺应性的测试方法，它是通过在动力循环模拟管道负载下，测量内径的改变量来完成的，计算公式为：（）（）式中：为顺应性，；为低压值，；为高压值，；为低压时的内半径；为高压时的内半径。鉴于人工血管顺应性的重要临床意义，多年来国内外学者对于其研究从未停止。例如，祝国成等研究了不同制造工艺下小口径聚氨酯人工血管的顺应性；吴雨芬等对一种编织管增强的聚乙烯醇（）聚丙烯酰胺（）水凝胶小口径人工血管的顺应性进行了测试；潘仕荣等研究了小径微孔聚氨酯人工血管制备条件对其顺应性的影响；等研究了一种新型的编制方法提高血管的顺应性。但以上研究都只对特定人工血管在特定环境下的顺应性进行了研究，而鲜少有人去探究不同应用环境对人工血管顺应性的影响。人工血管在人体中不同部位的应用环境各不相同，通过改变测试条件可以模拟人工血管在人体中的不同应用环境，对变化测试条件下人工血管顺应性的研究能够更好地分析人工血管对不同人体环境的适应情况。除此之外，也有利于指导临床医生对人工血管的临床选用，规避血管移植时由于顺应性不匹配而造成的血栓甚至是移植失败的情况。聚氨酯和涤纶材料的人工血管因具有良好的性能一直以来备受关注，因此本研究选择了聚氨酯涤纶复合血管，测试其在不同测试条件的顺应性值，以分析应用环境改变对其顺应性测试结果的影响。同时，由于在临床使用中，不同部位的血管直径也会有所差异，因此，在研究中选择了 种不同直径的人工血管，验证测试影响的普适性。实验材料与方法 实验材料本研究中共选择了某厂家生产的 种不同直径的成品聚氨酯涤纶复合人工血管样品进行测试，其直径分别为、及 （图），每种直径人工血管各 支，共计 支。种直径的聚氨酯涤纶复合人工血管主体均使用涤纶纤维编织，内外表面覆盖医用聚氨酯涂层，但是由于直径不同，因此编织的疏密程度以及涂层厚度等略有不同。图 人工血管 实验设备本研究中所使用的顺应性测试设备为美国 实 验 室 研 制 的 （）。它可以同时测量人工血管内部的压力值、体积变化值及血管长度变化值，然后通过北京生物医学工程 第 卷内部计算得到人工血管的顺应性测试值。除此之外，本研究中还涉及使用的仪器为尺寸测量设备游标卡尺、钢直尺和塞规。实验方案在人工血管顺应性测试中，主要可以通过改变频率和压力来模拟血管应用环境的变化，因此在本研究中，针对这两个参数设计了两项实验：一项为恒定压力不同频率条件的测试，即保持压力不变，只改变测试时的频率，观察频率改变对顺应性测试结果的影响；另一项为恒定频率不同压力条件的测试，即设置频率为恒定值，改变测试时的压力，观察压力改变对顺应性测试结果的影响。具体实验方案如下。恒定压力不同频率的测试 心血管植入物 血管假体 管状血管移植物和血管补片附录 中规定，顺应性的频率为（）次，因此，本项实验中首先选择的频率为 次。除此之外，为了模拟人体运动以及高强度运动的情况，又选择了 和 次 两个频率。实验过程中，设置恒定压力为正常人体血压值 ，然后分别在、及 次 这 个频率下对人工血管的顺应性进行测试。恒定频率不同压力的测试 心血管植入物 血管假体 管状血管移植物和血管补片附录 中推荐的压力 为 、及 （）。实验过程中，设置频率为与正常人体平均脉动频率最相近的 次，然后分别在、及 这 个压力下对人工血管的顺应性进行测试。以上两项实验中，对每支人工血管在每个测试条件下重复测试 次，取 个测试值的平均值，作为该条件下的测试结果。然后对测试数据进行 检验，分析实验条件改变引起聚氨酯涤纶复合人工血管顺应性测试值的变化。结果 恒定压力不同频率的试验将压力设置为 时，频率分别为、及 次。实验得到的 种直径人工血管顺应性测试数据如表 所示。由表 可见，随着频率的增加，种直径聚氨酯涤纶复合人工血管的顺应性测试值逐渐降低。对顺应性测量值进行 检验，频率 次 组与 次 组的测试结果差异具有统计学意义（），频率 次 组与 次 组的测试结果差异具有统计学意义（）。恒定频率不同压力的试验将频率设置为 次 时，在压力 、及 时，所得的顺应性测试数据如表 所示。由表 可见，本研究中所使用的 种不同直径的聚氨酯涤纶复合血管顺应性测试值均随着压力的增大而减小。使用 检验对于对测量值分析，压力表 三种直径聚氨酯涤纶复合人工血管在恒定压力不同频率下的顺应性测试结果 血管直径 频率（次）样 样 样 平均值误差平均值误差平均值误差 第 期 李崇崇，等：聚氨酯涤纶复合人工血管顺应性研究表 三种直径聚氨酯涤纶复合人工血管在恒定频率不同压力下的顺应性测试结果 血管直径 压力 样 样 样 平均值误差平均值误差平均值误差 组与压力 组的测试结果差异具有统计学意义（），压力 组与压力 组的测试结果差异具有统计学意义（）。讨论本研究中所使用的 种不同直径的聚氨酯涤纶复合人工血管，在测试中均表现出了相同的规律性。在第一项测试中，压力恒定，聚氨酯涤纶复合人工血管的顺应性值随着频率的增大而降低。分析原因，当频率增加时，血管的扩张性变差、僵硬度增高、弹性变差，从而表现为顺应性测试结果降低。在临床上，当脉搏频率升高引起人工血管顺应性降低，有可能会加大人工血管与自体血管的不匹配，从而引发血栓、吻合口断裂等风险，因此在人工血管的设计生产和临床选用时，也有必要进行更多的关注。在第二项测试中，频率恒定，聚氨酯涤纶复合人工血管的顺应性值随着压力的增大而降低。有关血管顺应性随着压力增大而减小的结论，在相关研究中也得到了证实，。分析原因，当压力增加时，血管的管壁变薄，扩张性变差，从而导致顺应性测试结果的降低，。这也提示，在人工血管的临床使用中，尤其是高血压患者在选用人工血管的时候，要综合考虑血管在高压情况的顺应性损失，尽量保证人工血管与自体血管的匹配性。结论本研究证实了聚氨酯涤纶复合人工血管的应用环境将对其顺应性特征产生明显的影响，并且这种影响呈现规律性变化。因此，在日常的聚氨酯涤纶复合人工血管测试和质量控制中，应根据其预期的应用环境，选择合理的测试条件。与此同时，在聚氨酯涤纶复合人工血管的临床使用中，也应该根据不同的病例特征以及预期使用部位的生理特性充分考虑血管的适配性，避免由于顺应性不匹配造成血管移植失败的情况。参考文献 贾立霞，王璐，凌凯人造血管的发展历程和方向上海纺织科技，（）：王维慈，欧阳晨曦，周飞，等 高分子材料小口径人造血管的相关研究 中国组织工程研究与临床康复，（）：，（）：邹菲，王璐高分子材料人造血管顺应性的研究医用生物力学，（）：，（）：张蔚人造血管顺应性仿真测试仪优化及顺应性影响因素分析上海：东华大学，：，（）：北京生物医学工程 第 卷 ，：，（）：，：，（）：王璐，丁辛人造血管的生物力学性能表征 纺织学报，（）：，邹菲人造血管体外顺应性测试仪的设计及应用的实验研究上海：东华大学，：，国家药品监督管理局心血管植入物 血管假体 管状血管移植物和血管补片：北京：中国标准出版社，：，：祝国成，杨红军，徐卫林，等小口径医用聚氨酯人造血管径向顺应性研究医用生物力学，（）：，（）：吴雨芬，邢美毅，王璐，等聚乙烯醇 聚丙烯酰胺水凝胶基小口径人工血管材料东华大学学报（自然科学版），（）：，（），（）：，潘仕荣，杨世方，易武，等小径微孔聚氨酯人工血管的制备条件对微观结构与性能的影响中国修复重建外科杂志，（）：，（）：，（）：夏克尔赛塔尔，李超婧，邹婷，等 人工血管的发展现状及趋势展望 产业用纺织品，（）：，（）：，（）：高洁，丁辛，陈莹，等 长丝机织人造血管的顺应性纺织学报，（）：，（）：，（）：（收稿，修回）（上接第 页）李樟，赖彪生医科达 直线加速器 的工作原理及常见故障医疗装备，（）：吴皓楠，胡彧医科达 直线加速器多叶准直器工作原理和故障分析中国医疗设备，（）：，（）：，傅世楣以可靠性为中心的维修理论在加速器多叶式准直仪中的应用效果医疗装备，（）：唐志全，张伟大型医疗设备维修保养管理过程控制中国医学装备，（）：，（）：史梅芳浅析医科达 直线加速器的常见故障及维修中国设备工程，（）：孔令刚，焦相萌，陈光武，范多旺基于多域特征提取与改进 的道岔故障诊断铁道科学与工程学报，（）：，（）：王小娟，胡兵，袁勇，等基于概率神经网络的输水管网漏损预测分类微型电脑应用，（）：，（）：，：，（）：（收稿，修回）第 期 李崇崇，等：聚氨酯涤纶复合人工血管顺应性研究