可降解心血管支架的抗断裂结构优化设计
可降解血管支架为解决永久性金属支架长期留存体内带来的晚期血栓、血管炎症及再狭窄等并发症提供了革命性方案。其核心优势在于实现“服役-降解-康复”的阶段性功能:植入初期提供可靠的力学支撑以防止血管弹性回缩,待病变血管完成重塑后逐步降解并被人体安全吸收(见图1)。当前,可降解支架的研究已从单一材料(聚合物和金属)筛选步入结构功能一体化设计,但距大规模临床应用仍存在显著瓶颈。核心挑战在于:如何调控降解行为与力学性能的动态演变,使其在时间维度上与组织修复进程高度匹配。具体而言,现有研究面临两大关键科学问题:(1)材料降解与力学响应的动态耦合表征缺失导致结构优化设计缺乏可靠的时变力学依据;(2)使役环境下腐蚀疲劳失效机理不明导致支架在未达预期服役期限前即发生灾难性断裂,丧失力学完整性。综上,由于降解机制与力学性能的强耦合性以及使役环境的复杂性,目前仍缺乏能够指导可降解血管支架设计的多场耦合时变力学行为分析与结构优化方法。因此,建立考虑降解过程与循环载荷交互作用的数值仿真方法,揭示其腐蚀疲劳断裂机理,对于突破现有设计瓶颈、提升支架的临床适用性具有重要的理论价值与临床转化意义。

