OPTIMAL DESIGN OF VARIABLE PITCH STRUCTURE IN VASCULAR STENTS TO PREVENT LOOP-END FRACTURE

XUE Guangming; MUHETAER Kelimu; LI Hong

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.017

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

OPTIMAL DESIGN OF VARIABLE PITCH STRUCTURE IN VASCULAR STENTS TO PREVENT LOOP-END FRACTURE

·Optimization·Reliability· | 更新时间：2025-08-18

- OPTIMAL DESIGN OF VARIABLE PITCH STRUCTURE IN VASCULAR STENTS TO PREVENT LOOP-END FRACTURE
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 8, Pages: 141-148(2025)
- 作者机构：
  
  新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐 830047
- 作者简介：
  
  MUHETAER Kelimu, E-mail: kmuhetar@xju.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(12362030)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.017
  CLC： R318.08
- Received：15 January 2024，
  
  Revised：01 March 2024，
  
  Published：15 August 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
薛广明，木合塔尔·克力木，李洪. 血管支架防环端断裂的变螺距结构优化设计［J］. 机械强度，2025，47（8）：141-148.

XUE Guangming，MUHETAER Kelimu，LI Hong. Optimal design of variable pitch structure in vascular stents to prevent loop-end fracture［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（8）：141-148.
薛广明，木合塔尔·克力木，李洪. 血管支架防环端断裂的变螺距结构优化设计［J］. 机械强度，2025，47（8）：141-148. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.017.

XUE Guangming，MUHETAER Kelimu，LI Hong. Optimal design of variable pitch structure in vascular stents to prevent loop-end fracture［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（8）：141-148. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.017.

摘要

针对环端编织支架在压握过程中容易发生环端断裂的问题，探索了影响环端编织支架结构稳定性的关键设计参数，并提出了相应的改进方案。采用Abaqus软件对镁合金环端编织支架进行压握数值模拟，结果表明，增大编织角度可以有效降低环端断裂风险。基于这一发现，设计了变螺距支架，其特点是在保持支架中间编织角度不变的前提下，增大两端的编织角度，形成稀疏段。通过调整稀疏段的长度和编织角度，评估其对支架机械响应的影响。研究结果显示，增大稀疏段编织角度和长度，可以有效降低支架的轴向伸长率和环端应力，但会缩短中间加密段的长度，从而降低支架的径向力；与恒螺距开放端支架的喇叭状扩张不同，变螺距支架扩张后呈现中间扩张大、两端扩张小的形态。本研究揭示了变螺距设计在控制环端断裂方面的潜力，并为镁合金编织支架的结构优化提供参考。

Abstract

Aiming at the problem that loop-end braided stents are prone to loop-end fracture during crimping

the key design parameters affecting the structural stability of loop-end braided stents were explored

and an improvement scheme was proposed.Numerical simulation of crimping for magnesium alloy loop-end braided stents was conducted using Abaqus analysis software. The results showed that increasing the braiding angle can effectively reduce the risk of loop-end fracture. Based on this finding

a variable pitch stent was designed

which features increasing the braiding angle at both ends to form sparse segments while maintaining the braiding angle in the middle of the stent. The influence of adjusting the length and braiding angle of the sparse segments on the mechanical response of the stent was evaluated.The research results showed that increasing the braiding angle and length of the sparse segments can effectively reduce the axial elongation and loop-end stress of the stent

but it will shorten the length of the middle dense segment

thereby reducing the radial force of the stent. Different from the flared expansion of the constant pitch open-end stent

the variable pitch stent presents a shape with large middle expansion and small end expansion after expansion.This study reveals the potential of variable pitch design in controlling loop-end fracture and provides a reference for the structural optimization of magnesium alloy braided stents.

关键词

Keywords

references

江旭东，冯海全，胡志勇，等 . 球囊扩张式冠脉支架的动静态扩张过程的变形机理研究［J］. 机械强度， 2012 ， 34 （ 3 ）： 450 - 454 .

JIANG Xudong ， FENG Haiquan ， HU Zhiyong ， et al . Research on deformation mechanism for balloon-expandable intracoronary stents in static and periodic expansion ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2012 ， 34 （ 3 ）： 450 - 454 . （In Chinese）

PAN C F ， HAN Y ， LU J P . Structural design of vascular stents： a review ［J］. Micromachines ， 2021 ， 12 （ 7 ）： 770 .

杨航，木合塔尔·克力木，吴闯，等 . 基于双向流-固耦合的血管支架疲劳性能分析［J］. 机械强度， 2022 ， 44 （ 6 ）： 1461 - 1468 .

YANG Hang ， MUHETAER Kelimu ， WU Chuang ， et al . Fatigue performance analysis of vascular stent based on two-way fluid-solid coupling ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2022 ， 44 （ 6 ）： 1461 - 1468 . （In Chinese）

陈军修，王晓婉，刘辰 . 等 .生物可降解镁合金研究进展［J］. 特种铸造及有色合金， 2021 ， 41 （ 10 ）： 1273 - 1282 .

CHEN Junxiu ， WANG Xiaowan ， LIU Chen ， et al . Recent progress in the biodegradable magnesium alloys ［J］. Special Casting & Nonferrous Alloys ， 2021 ， 41 （ 10 ）： 1273 - 1282 . （In Chinese）

AKBARI M ， TAMAYOL A ， BAGHERIFARD S ， et al . Textile technologies and tissue engineering： a path toward organ weaving ［J］. Advanced Healthcare Materials ， 2016 ， 5 （ 7 ）： 751 - 766 .

FU W Y ， CHENG G ， YAN R B ， et al . Numerical investigations of the flexibility of intravascular braided stent ［J］. Journal of Mechanics in Medicine and Biology ， 2017 ， 17 （ 4 ）： 1750075 .

FU W Y ， XIA Q X ， YAN R B ， et al . Numerical investigations of the mechanical properties of braided vascular stents ［J］. Bio-medical Materials and Engineering ， 2018 ， 29 （ 1 ）： 81 - 94 .

ZHENG Q L ， MOZAFARI H ， LI Z Q ， et al . Mechanical characterization of braided self-expanding stents： impact of design parameters ［J］. Journal of Mechanics in Medicine and Biology ， 2019 ， 19 （ 6 ）： 1950038 .

付文宇，李立新，乔爱科 . 编织支架弯曲变形时扁平现象的数值模拟研究［J］. 北京生物医学工程， 2020 ， 39 （ 5 ）： 455 - 461 .

FU Wenyu ， LI Lixin ， QIAO Aike . Numerical simulation of flattening phenomenon in braided stent during bending deformation ［J］. Beijing Biomedical Engineering ， 2020 ， 39 （ 5 ）： 455 - 461 . （In Chinese）

SHANAHAN C ， TIERNAN P ， TOFAIL S A M . Looped ends versus open ends braided stent： a comparison of the mechanical behaviour using analytical and numerical methods ［J］. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials ， 2017 ， 75 ： 581 - 591 .

KIM J H ， KANG T J ， YU W R . Simulation of mechanical behavior of temperature-responsive braided stents made of shape memory polyurethanes ［J］. Journal of Biomechanics ， 2010 ， 43 （ 4 ）： 632 - 643 .

ZACCARIA A ， MIGLIAVACCA F ， PENNATI G ， et al . Modeling of braided stents： comparison of geometry reconstruction and contact strategies ［J］. Journal of Biomechanics ， 2020 ， 107 ： 109841 .

FROST M ， SEDLÁK P ， KRUISOVÁ A ， et al . Simulations of self-expanding braided stent using macroscopic model of NiTi shape memory alloys covering R-phase ［J］. Journal of Materials Engineering and Performance ， 2014 ， 23 （ 7 ）： 2584 - 2590 .

倪晓宇，张嫣红，赵海霞，等 . 不同椭圆度的狭窄胆管与编织型支架耦合系统的生物力学性能［J］. 机械设计与研究， 2018 ， 34 （ 3 ）： 41 - 45 .

NI Xiaoyu ， ZHANG Yanhong ， ZHAO Haixia ， et al . Research on the biomechanical behavior of a coupling system of braided stent and narrowed bile duct with different ovalities ［J］. Machine Design & Research ， 2018 ， 34 （ 3 ）： 41 - 45 . （In Chinese）

NI X Y ， PAN C W ， GANGADHARA PRUSTY B . Numerical investigations of the mechanical properties of a braided non-vascular stent design using finite element method ［J］. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering ， 2015 ， 18 （ 10 ）： 1117 - 1125 .

ALPYILDIZ T . 3D geometrical modelling of tubular braids ［J］. Textile Research Journal ， 2012 ， 82 （ 5 ）： 443 - 453 .

PAN C ， ZENG X Y ， HAN Y F ， et al . Investigation of braided stents in curved vessels in terms of "Dogbone" deformation ［J］. Mathematical Biosciences and Engineering ， 2022 ， 19 （ 6 ）： 5717 - 5737 .

LIU M Q ， TIAN Y ， CHENG J ， et al . Mixed-braided stent：An effective way to improve comprehensive mechanical properties of poly （L-lactic acid） self-expandable braided stent ［J］. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials ， 2022 ， 128 ： 105123 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

CONSTRUCTION AND RESEARCH OF RADIAL CONTACT PRESSURE DISTRIBUTION MODEL FOR HEAVY-DUTY ENGINEERING WHEELS

Effect of tightening torque on the mechanical performance and damage form of hybrid bonded/bolted joints

Finite element ansysis and ISO calculation standard of tooth root bending strengthern of spiral beval gears

Study on the ultimate bearing capacity of high steel grade elbow with trench defects

Stress and strength analysis of aluminum alloy structures under the effect of thermal and mechanical force

Related Author

YE Haozhe

WU Chaohua

QUAN Yongzhi

SHI Xiaoliang

LUO Wei

SHEN Jinyi

HU Weixin

ZHANG Tianyu

Related Institution

School of Mechanical and Electronic Engineering, Wuhan University of Technology

Liuzhou Ruidong Machinery Manufacturing Co., Ltd.

College of Mechanical & Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

AVIC Xi’an Aircraft Industry Group Company Ltd.

School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science & Technology

⁰