[发明专利]一种人工血管的生物力学性能测试方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于人工血管生物力学性能的测试装置及其测试方法，属医用生物材料性能测试技术领域。

背景技术

人工血管植入生物体内后，将处于各种复杂的血管生理环境当中，不仅承受着垂直于血流方向的周期性压力与牵张力（周应力），而且随着血液的流动，人工血管还承受着平行于血流方向的摩擦力（剪应力），因此，需要人工血管具有支撑扩张、收缩和摩擦时的结构强度、弹塑性和稳定性；此外，人工血管在体内的使用周期较长，对于可降解的人工血管支架，要求其在体内的降解速率要小于新生组织的生长速率，其使用周期一般至少1～3个月；对于置换型人工血管，要求其使用寿命应超过受体病人的期望寿命值，可达几年甚至几十年，因此，还需要人工血管具有必要的耐久性。

人工血管结构强度、弹塑性、稳定性以及耐久性属于人工血管的生物力学性能范畴，其表征指标包括爆破压、顺应性以及疲劳性能等。爆破压是指人工血管能够承受的压力极限，只有当人工血管的爆破压超过人体动脉的最高收缩压时，人工血管才能够成功移植，否则，当动脉压力增大时，人工血管及其吻合口容易破裂，导致大出血、甚至死亡等严重并发症。顺应性(一般指径向顺应性)是指在脉动压力条件下，管壁随着压力变化不断扩张和收缩的能力，顺应性不匹配的直接表现是相对柔韧的血管组织与较硬的人工血管在承受相同管内压时两者的径向扩张不同，会使人工血管和天然血管的吻合处产生内膜增生，导致血栓栓塞而使移植失败。而疲劳是指人工血管在周期性脉动应力的影响下导致其表面产生结构缺陷、轴向或径向发生形变等，使人工血管不能进一步使用。由此可见，爆破压的大小、顺应性的匹配程度以及耐疲劳性能的好坏是影响人工血管生物力学性能的重要因素。

如果在植入前就能够有效评估人工血管在生理状态下的爆破压、顺应性、以及疲劳性能，将会在很大程度上提高人工血管临床移植的成功率，同时对于研发与天然血管性能相匹配的人工血管具有指导意义。但如何在不破坏人工血管的结构及其管状形态的情况下检测其在生理状态下的各项生物力学性能始终是一个难点问题。在本发明之前，中国实用新型专利（CN 2551214 ）公开了一种血管吻合口爆破压检测装置，将压力注射器中的液体同时推注到待测血管和连接压力表的连接管内时,压力表上的读数反映了血管吻合口所承受的压力，检测时，当吻合口漏水或破裂时的压力即为爆破压。中国实用新型专利（CN201524071U）公开了一种血管生理顺应性检测装置，它利用注射器向试样中注射液体，当试样中压力达到人体正常舒张压和收缩压时，利用显微镜观察记录血管管径的变化，从而根据压力变化及血管管径变化的比值计算出人工血管的顺应性值。上述技术方案采用压力注射器作为样品加压装置，模拟人体血液流动状态实现对样品的加压，存在着模拟血液流动不够稳定的缺陷。中国发明专利（CN101393095A）公开了一种人造血管顺应性仿真测试装置及其测试方法，其特点是通过压力发生装置获得脉冲压力波形，再利用激光测径仪检测试样在不同压力下管径的值，进而计算得出顺应性值。中国发明专利（CN101105435B）公开了一种纺织型人造血管疲劳性能仿生测试装置及其测试方法，试样在长时间的脉动液体的影响下会发生疲劳破坏现象，它通过监测纺织型人工血管密度的变化间接表征试样的耐疲劳性能，然而，对由其它方法制备的试样在疲劳表征、可实现的力学测试功能方面受到了一定的限制。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种对人工血管的顺应性、耐疲劳性能及爆破压等生物力学性能进行完整的一体化测试和评估的测试方法及其装置。     

本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种人工血管的生物力学性能测试装置，它包括储液箱，导流硅胶管，电子蠕动泵，试样固定装置，限流开关，压力测量装置，位移测量装置，数据处理器及数据输出设备； 

所述的试样固定装置包括箱体，箱体的两个侧面上分别固定一个三通管和一个二通管；所述三通管的三个端口分别为液体输入端、液体输出端和液压测量端；所述二通管的一个端口为液体输入端，另一个端口为液体输出端； 

待测人工血管试样的两端在箱体中分别连接在三通管的液体输出端及二通管的液体输入端，三通管的液体输入端通过导流硅胶管与电子蠕动泵的输出口相连，三通管的液压测量端与压力测量装置相连；二通管的液体输出端通过导流硅胶管经限流开关与储液箱的液体进口端相连；储液箱的液体出口端经导流硅胶管与电子蠕动泵的输入口相连；储液箱、电子蠕动泵、待测人工血管试样及限流开关，通过导流硅胶管的连接，构成一个流动循环系统；