新型螺旋支架-内芯设计改善血流动力学并促进血管健康的创新研究

本研究针对血管支架植入后血流动力学改善不足的关键问题，提出了一种集成双螺旋内芯的创新支架设计。通过计算流体动力学(CFD)模拟验证，该设计使轴向流速提升23%，壁面剪切应力(WSS)增加94%，显著优化了吻合口及宿主动脉的血流特征，为降低再狭窄风险提供了新思路。

　　

心血管疾病是全球主要健康威胁，血管支架植入虽能暂时缓解堵塞，但再狭窄问题始终困扰临床。传统支架设计对复杂血流环境的调控有限，特别是旁路移植术后的异常血流模式易导致血栓形成。针对这一难题，伊朗塞姆南大学机械工程学院联合英国曼彻斯特大学等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表创新成果，提出了一种集成双螺旋内芯的血管支架系统。

研究采用计算流体动力学(CFD)方法，通过求解Navier-Stokes方程和Carreau非牛顿流体模型，对比分析了三种血管构型：无支架旁路(案例A)、普通支架旁路(案例B)和螺旋内芯支架旁路(案例C)。关键技术包括有限体积法(FVM)、SIMPLE算法求解，以及基于微通道实验的Carreau模型验证（参数：μ₀=0.022 kg/ms，n=0.392）。

血流速度分布
在吻合口下游1mm处，案例C的轴向速度峰值达1.84 m/s，较案例A/B分别提高23%和18%。

显示螺旋内芯使流动不对称化，形成高强度涡流。50mm处的流速分布进一步证实，案例C能维持更持久的螺旋流效应。

壁面剪切应力
案例C在宿主动脉区域的最大WSS达113 Pa，较基线提升94%。

显示内芯设计使高WSS区域扩展至支架间隙，有效抑制低剪切区形成。

振荡剪切指数
案例C在吻合口区域的OSI分布呈现独特模式，

表明螺旋流可调控二次流波动，减少血流振荡。

该研究首次将螺旋内芯支架应用于旁路移植模型，证实其通过诱导旋转流可同步提升轴向流速和WSS。这种双重改善既能抑制平滑肌增殖（WSS>0.5Pa时），又能减少血小板沉积（OSI优化），为延长移植物通畅性提供了新策略。作者建议后续结合物理信息神经网络(PINN)优化设计，并开展体外原型测试推动临床转化。