为探究冠脉支架的仿生织构化处理对血流动力学的影响规律，设计一款生物可吸收聚乳酸冠脉支架，利用有限元分析方法，对三种形状（矩形、三角形和梯形）的仿生织构化的支架植入后血流流场进行仿真分析，揭示沟槽的形状和尺寸对血流动力学的影响规律，并寻求仿生织构化沟槽的最优解。结果显示，不同形状和尺寸的仿生织构化沟槽，对低壁面剪应力区域的影响具有一定的规律性，0.06 mm以上的沟槽对血流流动特性的影响较小，而0.06 mm以下的沟槽对血流流动特性的影响较显著，且随着尺寸的减小影响效果越好，其中0.02 mm的三角形沟槽在研究的所有模型中的影响效果最好。通过本文研究结果，期望仿生织构化支架结构能为降低支架内再狭窄提供一种新方法。
引用本文： 李长胜, 冯海全, 马双全, 白丽平. 仿生织构化冠脉支架植入后对血流动力学的影响规律. 生物医学工程学杂志, 2022, 39(2): 339-346. doi: 10.7507/1001-5515.202106050 复制
引言
血管支架介入术是一种机械性的介入治疗方法，已经成为治疗血管狭窄的重要手段[1]。目前，对血管支架结构的研究主要围绕支架形状和尺寸的优化[2-3]。仿生织构化沟槽（以下简称沟槽）具有减阻的特性，能够很好地改善材料表面物理特性，研究人员发现沟槽还具备较好的血液相容性和血流流动特性，能抑制血液中大分子的黏附[4]。
研究报道显示，沟槽在内燃机、脉冲激光、轮船船体表面、微槽刀具和支架上都有应用[5-9]。目前已有很多沟槽相关的研究陆续展开，比如：有不少研究分析了沟槽间距对减阻的影响[10-13]；也有针对不同形状的沟槽进行研究，得到凹坑型沟槽的减阻性能最明显的结论[14-15]。沟槽在血管支架的应用也有前人研究，比如利用有限元方法，对薄壁圆筒代替血管支架的内表面进行织构化分析，得出当面积率达到某个特定的值时减阻效果最好的结论[16-17]。此外，蔡芸等[4]通过仿真方法研究了不同形状的凹坑型沟槽对血流动力学的影响，但其分析较为简单，模型为二维模型，沟槽形状也较为单一。以上研究表明，合理的沟槽设计有良好的减阻效果。但是，对于沟槽形状和尺寸在改善血管支架植入后的血流动力学方面的研究不够深入和彻底。
本文以仿生织构化的可吸收聚乳酸冠脉支架为研究对象，对其支撑杆结构进行织构化处理，建立不同沟槽的支架模型进行流体仿真分析，以期揭示冠脉支架的仿生织构化沟槽的形状和尺寸对血流流动特性及血流动力学的影响规律，为降低支架内再狭窄率另辟蹊径。
1 材料与方法
1.1 几何模型
为研究支架的仿生织构化沟槽对血流流动特性的影响，本文设计了一款聚乳酸冠脉支架。支架结构主要由支撑体组成，支撑体采用正弦波形周向均匀布置、轴向对称布置，支撑体间以圆弧相切，无连接体。支架壁厚为0.2 mm，全长8.7 mm，直径为3 mm，支架三维模型和沟槽视图如图1所示。为了保证流入支架时血流的真实性，在支架前后加设一段与支架等长度的区域，以此来模拟血管，因此血管模型的总长度为26.1 mm。
图1
支架模型与沟槽
Figure1.
Stent model and groove
为了不削弱支架的力学性能，沟槽设计中仅对支撑杆进行织构化处理。沟槽形状分别是三角形、矩形和梯形，且沟槽间距（L）与沟槽的宽（D）相同。本文以深宽比0.45和0.75设计梯形沟槽，同时底角度数θ=45 °，每个深宽比各选3个尺寸，共6个尺寸[7]。其中，深宽比为H/D。由于矩形和三角形设计较为简单，不再赘述。所有结果计算之后经过圆整得到各沟槽的具体尺寸：① 矩形，宽（D）/深（H）分别为：0.04/0.02、0.04/0.04、0.06/0.04、0.06/0.06、0.08/0.04、0.08/0.08、0.10/0.04、0.10/0.06、0.10/0.10 mm；② 三角形，宽（D）/深（H）分别为：0.02/0.02、0.03/0.03、0.04/0.04、0.05/0.05、0.06/0.06、0.07/0.07、0.08/0.08、0.09/0.09、0.10/0.10 mm；③ 梯形，上宽（D）/下宽（d）分别为：0.04/0.01、0.04/0.02、0.08/0.02、0.08/0.03、0.10/0.02、0.10/0.04 mm。总计，24个尺寸。
使用三维实体直接建模软件Space Claim 19.0（ANSYS Inc., 美国）中的草图模式建立支架的二维模型，使用缠绕功能形成三维面，拉伸产生厚度，建立原始三维模型。然后使用三维实体直接建模软件Space Claim 19.0（ANSYS Inc., 美国）的组合功能刻制不同尺寸和形状的沟槽，通过布尔运算形成血流区域部分，再导入计算机辅助工程前处理软件ANSYS Meshing 19.0（ANSYS Inc., 美国）中对血流区域进行网格划分，设置边界条件，最后导入到计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)商业软件Fluent 19.0（ANSYS Inc., 美国）中进行设置和仿真计算。纳维-斯托克斯(Navier-Stokes，N-S)方程等[4]隐含在求解器中，此处不再列出。
1.2 网格划分及边界条件
将模型导入到计算机辅助工程前处理软件ANSYS Meshing 19.0（ANSYS Inc., 美国）后，使用四面体网格划分，在支架的支撑杆和连接筋处进行加密网格处理，并通过网格独立性检验，以保证网格质量和仿真结果的准确性。网格独立性检验结果如表1所示，最终确定网格最大尺寸为0.08 mm，网格数在100~300万左右。血管模型与血流区域网格如图2所示。应用CFD商业软件Fluent 19.0（ANSYS Inc., 美国）进行仿真计算时，将人体血液视为不可压缩流体，因雷诺数Re＜2 000，模型设置为层流，动力粘度为0.003 5 kg/(m·s)，密度为1 055 kg/m3[4]。
表1
网格独立性检验表
Table1.
Checklist of grid independence
图2
血流区域网格
Figure2.
Grid of blood flow region
边界条件设置如下：①入口条件，采用冠脉血流速度波形曲线作为入口流速[18]。②出口条件，设定出口条件为压力出口，设置出口压力为0。③壁面边界条件，壁面边界条件设定为无滑移刚性壁面。求解方法采用压力耦合方程组的半隐式方法（semi-implicit method for pressure linked equations，SIMPLE），收敛条件为各数值低于10-4。完成上述设置后，开始迭代计算。最后将计算结果导入后处理结果处理软件ANSYS CFD-POST 19.0（ANSYS Inc., 美国）中进行后处理。
2 结果与分析
2.1 血流速度
选取血流速度峰值时刻的仿真结果作为分析对象。以X-Y平面为基准面导出平面速度云图，3种沟槽选择结果较好尺寸的速度云图，如图3所示。以5个不同速度区间将所有网格分类，统计每个速度区间的网格数，计算各模型的速度百分比，如图4所示。结果显示，沟槽模型与原始模型的速度分布无明显差异，过半区域在0～0.08 m/s和0.24～0.32 m/s两个速度区间内。由于入口段不受支架的影响，速度云图与原始模型的云图相比无明显差异；在支架段，0.32 m/s以上区域比原始模型的区域略大，说明沟槽的减阻作用已经生效；在出口段，0.32～0.36 m/s区域出现明显的延伸，沟槽的减阻作用在支架后面的血管处也较明显。整体血流速度变化比较平稳，无速度突变、明显涡流或回流等异常情况，说明沟槽没有改变血流流动的整体状态。该结果与蔡芸等[4]的研究结果类似。
图3
三种模型的速度云图
Figure3.
Velocity nephogram of three model
图4
三种模型的速度百分比
Figure4.
Speed percentages of three models
2.2 血流压力
选取血流速度峰值时刻的仿真结果作为分析对象。以X-Y平面为基准面导出平面压力云图，三种沟槽选择结果较好尺寸的压力云图，如图5所示。以5个不同的压力区间将所有网格分类，统计每个压力区间的网格数，计算各模型的压力百分比，如图6所示。结果显示，沟槽模型与原始模型的压力分布无明显变化。整体区域绝大部分都在200 Pa以下，极小部分区域超过150 Pa。在入口段，压力无明显变化；在支架段和出口段，25～75 Pa的区域压力出现不同程度的增大。在沟槽处无压力突变等异常情况，变化平稳。因此，说明沟槽对血流压力的影响不大。
图5
三种模型的压力云图
Figure5.
Pressure nephogram of three models
图6
三种模型的压力百分比
Figure6.
Pressure percentage of three models
2.3 低壁面剪应力区域面积占比
壁面剪切应力是粘性流体流动过程中所受的摩擦力，是血液流动特性的重要参数之一。当壁面剪切应力大于40 Pa时，易造成内质脱落、血小板激活，导致血液中的物质黏附形成血栓；而当壁面剪切应力小于0.5 Pa时，将会破坏支架内边界层附近的层流状态，使得内膜增生，增加支架内再狭窄发生几率[4]。因此，0.5 Pa以下的区域统称为低壁面剪应力区域，低壁面剪应力区域占比是衡量一款支架再狭窄的重要指标。速度峰值时刻各模型的低壁面剪应力区域占比汇总如表2所示。
表2
各模型的低壁面剪应力区域占比汇总
Table2.
Summary of the proportion of low wall shear stress region of each model
原始模型的低壁面剪应力区域占比与沟槽模型的区域占比之差，称为影响效果的数值。当以低壁面剪应力区域占比为评判标准时，所有的沟槽模型都优于原始模型。具体影响趋势如图7所示，结果如下：
图7
三种模型的沟槽尺寸与面积占比
Figure7.
Size and area ratio of three models
（1）对于三角形沟槽，0.06 mm以上的沟槽的影响效果不明显，仅在0.5%左右；沟槽尺寸小于0.06 mm时，随着沟槽尺寸的减小，影响效果提高。当沟槽尺寸为0.02/0.02 mm时，取得模型中所有三角形的最佳影响效果，达到3.06%。
（2）对于矩形沟槽，0.06 mm以上的沟槽与三角形同尺寸的沟槽相比，矩形沟槽要优于三角形沟槽，但影响效果依旧不明显，在1%左右。对于半长宽矩形，即当深度为宽度的一半时，随着整体尺寸的减小，影响效果提高，且相关性较强。当沟槽尺寸为0.04/0.04 mm时，取得模型中所有矩形的最佳影响效果，达到2.95%。
（3）对于梯形沟槽，0.06 mm以上的梯形沟槽的影响效果较明显；0.06 mm以下的梯形沟槽与前两种沟槽相比，没有表现出较好的影响效果。当沟槽尺寸为0.10/0.02 mm时，取得模型中所有梯形的最佳影响效果，达到2.25%。不同深宽比的沟槽对比发现，0.45深宽比要优于0.75深宽比。
（4）从沟槽的形状分析，矩形、三角形和梯形三种沟槽的低壁面剪应力区域占比平均值分别为17.93%、17.97%和17.23%，三者平均值相差最大为0.74%。从沟槽的尺寸分析，大于0.06 mm、0.04～0.06 mm和小于0.04 mm的低壁面剪应力区域占比平均值分别为18.04%、17.16%和16.99%，三者平均值相差最大为1.05%。
2.4 切削量
以沟槽侧面积，即加工切削量作为依据进行分析，沟槽切削量与低壁面剪应力区域占比的关系如图8所示。以切削量大于0.003 mm2的数据进行线性回归分析，拟合曲线如图9所示。图9的线性拟合曲线方程为y = 0.154 05x + 0.182 51，y与x的线性关系不明显。以切削量小于0.001 mm2的数据进行线性回归分析，拟合曲线如图10所示。图10的线性拟合曲线方程为y = 30.916 67x + 0.157 9，y与x的线性关系明显。
图8
沟槽切削量与低壁面剪应力区域占比
Figure8.
Groove cutting amount and ratio of low wall shear stress area
图9
切削量高于0.003 mm2的拟合曲线
Figure9.
Fit curve with cutting amount higher than 0.003 mm2
图10
切削量低于0.001 mm2的拟合曲线
Figure10.
Fit curve with cutting amount less than 0.001 mm2
3 分析与讨论
针对可吸收冠脉支架，仿生织构化沟槽的切削量大于某个值时，低壁面剪应力区域占比均在一定范围内，说明过大的切削量并不会明显改善血流流动特性。当切削量过小时，随着切削量的增加，影响效果减弱。因此，将切削量控制在一定范围内，可有效保证其影响效果。该结果与曹霜霜[17]的研究结果相似，微凹槽表面织构存在最优深径比和最优面积率，当表面织构的参数超过最优深径比和最优面积率时，影响效果会变弱。
在三种形状的沟槽中，当切削量在一定范围内时，低壁面剪应力区域占比出现震荡，说明在一定的沟槽尺寸下，沟槽形状对血流动力学也有一定的影响，但影响不明显，而沟槽尺寸的影响更明显，该结果与蔡芸等[4]的研究结论是基本相同的。该研究结果可为仿生织构化支架沟槽设计提供参考。
4 结论
本文利用有限元分析方法，研究支架支撑体的仿生织构化沟槽尺寸和形状对血流动力学的影响规律，得到以下结论：
（1）支架支撑体的仿生织构化沟槽设计，可改善血流流动特性，降低低壁面剪应力区域占比，避免支架内边界层附近层流状态改变的风险。
（2）不同形状和尺寸的仿生织构化沟槽，对低壁面剪应力区域的影响效果具有一定的规律性，相比沟槽形状，沟槽尺寸对低壁面剪应力区域的影响更明显。
（3）相对较小的仿生织构化的结构会更好地改善血流动力学性能，因此合理的控制切削量大小可为降低支架内再狭窄提供一种新方法。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者均声明不存在利益冲突。
作者贡献声明：冯海全负责文章构思及审阅；李长胜、马双全、白丽平负责文章构思、实验设计、数据处理与分析、稿件撰写。
引言
血管支架介入术是一种机械性的介入治疗方法，已经成为治疗血管狭窄的重要手段[1]。目前，对血管支架结构的研究主要围绕支架形状和尺寸的优化[2-3]。仿生织构化沟槽（以下简称沟槽）具有减阻的特性，能够很好地改善材料表面物理特性，研究人员发现沟槽还具备较好的血液相容性和血流流动特性，能抑制血液中大分子的黏附[4]。
研究报道显示，沟槽在内燃机、脉冲激光、轮船船体表面、微槽刀具和支架上都有应用[5-9]。目前已有很多沟槽相关的研究陆续展开，比如：有不少研究分析了沟槽间距对减阻的影响[10-13]；也有针对不同形状的沟槽进行研究，得到凹坑型沟槽的减阻性能最明显的结论[14-15]。沟槽在血管支架的应用也有前人研究，比如利用有限元方法，对薄壁圆筒代替血管支架的内表面进行织构化分析，得出当面积率达到某个特定的值时减阻效果最好的结论[16-17]。此外，蔡芸等[4]通过仿真方法研究了不同形状的凹坑型沟槽对血流动力学的影响，但其分析较为简单，模型为二维模型，沟槽形状也较为单一。以上研究表明，合理的沟槽设计有良好的减阻效果。但是，对于沟槽形状和尺寸在改善血管支架植入后的血流动力学方面的研究不够深入和彻底。
本文以仿生织构化的可吸收聚乳酸冠脉支架为研究对象，对其支撑杆结构进行织构化处理，建立不同沟槽的支架模型进行流体仿真分析，以期揭示冠脉支架的仿生织构化沟槽的形状和尺寸对血流流动特性及血流动力学的影响规律，为降低支架内再狭窄率另辟蹊径。
1 材料与方法
1.1 几何模型
为研究支架的仿生织构化沟槽对血流流动特性的影响，本文设计了一款聚乳酸冠脉支架。支架结构主要由支撑体组成，支撑体采用正弦波形周向均匀布置、轴向对称布置，支撑体间以圆弧相切，无连接体。支架壁厚为0.2 mm，全长8.7 mm，直径为3 mm，支架三维模型和沟槽视图如图1所示。为了保证流入支架时血流的真实性，在支架前后加设一段与支架等长度的区域，以此来模拟血管，因此血管模型的总长度为26.1 mm。
图1
支架模型与沟槽
Figure1.
Stent model and groove
为了不削弱支架的力学性能，沟槽设计中仅对支撑杆进行织构化处理。沟槽形状分别是三角形、矩形和梯形，且沟槽间距（L）与沟槽的宽（D）相同。本文以深宽比0.45和0.75设计梯形沟槽，同时底角度数θ=45 °，每个深宽比各选3个尺寸，共6个尺寸[7]。其中，深宽比为H/D。由于矩形和三角形设计较为简单，不再赘述。所有结果计算之后经过圆整得到各沟槽的具体尺寸：① 矩形，宽（D）/深（H）分别为：0.04/0.02、0.04/0.04、0.06/0.04、0.06/0.06、0.08/0.04、0.08/0.08、0.10/0.04、0.10/0.06、0.10/0.10 mm；② 三角形，宽（D）/深（H）分别为：0.02/0.02、0.03/0.03、0.04/0.04、0.05/0.05、0.06/0.06、0.07/0.07、0.08/0.08、0.09/0.09、0.10/0.10 mm；③ 梯形，上宽（D）/下宽（d）分别为：0.04/0.01、0.04/0.02、0.08/0.02、0.08/0.03、0.10/0.02、0.10/0.04 mm。总计，24个尺寸。
使用三维实体直接建模软件Space Claim 19.0（ANSYS Inc., 美国）中的草图模式建立支架的二维模型，使用缠绕功能形成三维面，拉伸产生厚度，建立原始三维模型。然后使用三维实体直接建模软件Space Claim 19.0（ANSYS Inc., 美国）的组合功能刻制不同尺寸和形状的沟槽，通过布尔运算形成血流区域部分，再导入计算机辅助工程前处理软件ANSYS Meshing 19.0（ANSYS Inc., 美国）中对血流区域进行网格划分，设置边界条件，最后导入到计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)商业软件Fluent 19.0（ANSYS Inc., 美国）中进行设置和仿真计算。纳维-斯托克斯(Navier-Stokes，N-S)方程等[4]隐含在求解器中，此处不再列出。
1.2 网格划分及边界条件
将模型导入到计算机辅助工程前处理软件ANSYS Meshing 19.0（ANSYS Inc., 美国）后，使用四面体网格划分，在支架的支撑杆和连接筋处进行加密网格处理，并通过网格独立性检验，以保证网格质量和仿真结果的准确性。网格独立性检验结果如表1所示，最终确定网格最大尺寸为0.08 mm，网格数在100~300万左右。血管模型与血流区域网格如图2所示。应用CFD商业软件Fluent 19.0（ANSYS Inc., 美国）进行仿真计算时，将人体血液视为不可压缩流体，因雷诺数Re＜2 000，模型设置为层流，动力粘度为0.003 5 kg/(m·s)，密度为1 055 kg/m3[4]。
表1
网格独立性检验表
Table1.
Checklist of grid independence
图2
血流区域网格
Figure2.
Grid of blood flow region
边界条件设置如下：①入口条件，采用冠脉血流速度波形曲线作为入口流速[18]。②出口条件，设定出口条件为压力出口，设置出口压力为0。③壁面边界条件，壁面边界条件设定为无滑移刚性壁面。求解方法采用压力耦合方程组的半隐式方法（semi-implicit method for pressure linked equations，SIMPLE），收敛条件为各数值低于10-4。完成上述设置后，开始迭代计算。最后将计算结果导入后处理结果处理软件ANSYS CFD-POST 19.0（ANSYS Inc., 美国）中进行后处理。
2 结果与分析
2.1 血流速度
选取血流速度峰值时刻的仿真结果作为分析对象。以X-Y平面为基准面导出平面速度云图，3种沟槽选择结果较好尺寸的速度云图，如图3所示。以5个不同速度区间将所有网格分类，统计每个速度区间的网格数，计算各模型的速度百分比，如图4所示。结果显示，沟槽模型与原始模型的速度分布无明显差异，过半区域在0～0.08 m/s和0.24～0.32 m/s两个速度区间内。由于入口段不受支架的影响，速度云图与原始模型的云图相比无明显差异；在支架段，0.32 m/s以上区域比原始模型的区域略大，说明沟槽的减阻作用已经生效；在出口段，0.32～0.36 m/s区域出现明显的延伸，沟槽的减阻作用在支架后面的血管处也较明显。整体血流速度变化比较平稳，无速度突变、明显涡流或回流等异常情况，说明沟槽没有改变血流流动的整体状态。该结果与蔡芸等[4]的研究结果类似。
图3
三种模型的速度云图
Figure3.
Velocity nephogram of three model
图4
三种模型的速度百分比
Figure4.
Speed percentages of three models
2.2 血流压力
选取血流速度峰值时刻的仿真结果作为分析对象。以X-Y平面为基准面导出平面压力云图，三种沟槽选择结果较好尺寸的压力云图，如图5所示。以5个不同的压力区间将所有网格分类，统计每个压力区间的网格数，计算各模型的压力百分比，如图6所示。结果显示，沟槽模型与原始模型的压力分布无明显变化。整体区域绝大部分都在200 Pa以下，极小部分区域超过150 Pa。在入口段，压力无明显变化；在支架段和出口段，25～75 Pa的区域压力出现不同程度的增大。在沟槽处无压力突变等异常情况，变化平稳。因此，说明沟槽对血流压力的影响不大。
图5
三种模型的压力云图
Figure5.
Pressure nephogram of three models
图6
三种模型的压力百分比
Figure6.
Pressure percentage of three models
2.3 低壁面剪应力区域面积占比
壁面剪切应力是粘性流体流动过程中所受的摩擦力，是血液流动特性的重要参数之一。当壁面剪切应力大于40 Pa时，易造成内质脱落、血小板激活，导致血液中的物质黏附形成血栓；而当壁面剪切应力小于0.5 Pa时，将会破坏支架内边界层附近的层流状态，使得内膜增生，增加支架内再狭窄发生几率[4]。因此，0.5 Pa以下的区域统称为低壁面剪应力区域，低壁面剪应力区域占比是衡量一款支架再狭窄的重要指标。速度峰值时刻各模型的低壁面剪应力区域占比汇总如表2所示。
表2
各模型的低壁面剪应力区域占比汇总
Table2.
Summary of the proportion of low wall shear stress region of each model
原始模型的低壁面剪应力区域占比与沟槽模型的区域占比之差，称为影响效果的数值。当以低壁面剪应力区域占比为评判标准时，所有的沟槽模型都优于原始模型。具体影响趋势如图7所示，结果如下：
图7
三种模型的沟槽尺寸与面积占比
Figure7.
Size and area ratio of three models
（1）对于三角形沟槽，0.06 mm以上的沟槽的影响效果不明显，仅在0.5%左右；沟槽尺寸小于0.06 mm时，随着沟槽尺寸的减小，影响效果提高。当沟槽尺寸为0.02/0.02 mm时，取得模型中所有三角形的最佳影响效果，达到3.06%。
（2）对于矩形沟槽，0.06 mm以上的沟槽与三角形同尺寸的沟槽相比，矩形沟槽要优于三角形沟槽，但影响效果依旧不明显，在1%左右。对于半长宽矩形，即当深度为宽度的一半时，随着整体尺寸的减小，影响效果提高，且相关性较强。当沟槽尺寸为0.04/0.04 mm时，取得模型中所有矩形的最佳影响效果，达到2.95%。
（3）对于梯形沟槽，0.06 mm以上的梯形沟槽的影响效果较明显；0.06 mm以下的梯形沟槽与前两种沟槽相比，没有表现出较好的影响效果。当沟槽尺寸为0.10/0.02 mm时，取得模型中所有梯形的最佳影响效果，达到2.25%。不同深宽比的沟槽对比发现，0.45深宽比要优于0.75深宽比。
（4）从沟槽的形状分析，矩形、三角形和梯形三种沟槽的低壁面剪应力区域占比平均值分别为17.93%、17.97%和17.23%，三者平均值相差最大为0.74%。从沟槽的尺寸分析，大于0.06 mm、0.04～0.06 mm和小于0.04 mm的低壁面剪应力区域占比平均值分别为18.04%、17.16%和16.99%，三者平均值相差最大为1.05%。
2.4 切削量
以沟槽侧面积，即加工切削量作为依据进行分析，沟槽切削量与低壁面剪应力区域占比的关系如图8所示。以切削量大于0.003 mm2的数据进行线性回归分析，拟合曲线如图9所示。图9的线性拟合曲线方程为y = 0.154 05x + 0.182 51，y与x的线性关系不明显。以切削量小于0.001 mm2的数据进行线性回归分析，拟合曲线如图10所示。图10的线性拟合曲线方程为y = 30.916 67x + 0.157 9，y与x的线性关系明显。
图8
沟槽切削量与低壁面剪应力区域占比
Figure8.
Groove cutting amount and ratio of low wall shear stress area
图9
切削量高于0.003 mm2的拟合曲线
Figure9.
Fit curve with cutting amount higher than 0.003 mm2
图10
切削量低于0.001 mm2的拟合曲线
Figure10.
Fit curve with cutting amount less than 0.001 mm2
3 分析与讨论
针对可吸收冠脉支架，仿生织构化沟槽的切削量大于某个值时，低壁面剪应力区域占比均在一定范围内，说明过大的切削量并不会明显改善血流流动特性。当切削量过小时，随着切削量的增加，影响效果减弱。因此，将切削量控制在一定范围内，可有效保证其影响效果。该结果与曹霜霜[17]的研究结果相似，微凹槽表面织构存在最优深径比和最优面积率，当表面织构的参数超过最优深径比和最优面积率时，影响效果会变弱。
在三种形状的沟槽中，当切削量在一定范围内时，低壁面剪应力区域占比出现震荡，说明在一定的沟槽尺寸下，沟槽形状对血流动力学也有一定的影响，但影响不明显，而沟槽尺寸的影响更明显，该结果与蔡芸等[4]的研究结论是基本相同的。该研究结果可为仿生织构化支架沟槽设计提供参考。
4 结论
本文利用有限元分析方法，研究支架支撑体的仿生织构化沟槽尺寸和形状对血流动力学的影响规律，得到以下结论：
（1）支架支撑体的仿生织构化沟槽设计，可改善血流流动特性，降低低壁面剪应力区域占比，避免支架内边界层附近层流状态改变的风险。
（2）不同形状和尺寸的仿生织构化沟槽，对低壁面剪应力区域的影响效果具有一定的规律性，相比沟槽形状，沟槽尺寸对低壁面剪应力区域的影响更明显。
（3）相对较小的仿生织构化的结构会更好地改善血流动力学性能，因此合理的控制切削量大小可为降低支架内再狭窄提供一种新方法。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者均声明不存在利益冲突。
作者贡献声明：冯海全负责文章构思及审阅；李长胜、马双全、白丽平负责文章构思、实验设计、数据处理与分析、稿件撰写。
