本发明涉及一种用于测试原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能的测试装置及测试方法，属于医用纺织品力学测试装置技术领域。
背景技术：
腔内修复术具有创伤小、恢复快、并发症少的优点，目前已发展成为主动脉瘤类疾病的主流疗法。覆膜支架作为该疗法所使用的关键器械，也因此得到了迅猛发展。然而，对于主动脉瘤毗邻重要分支动脉的复杂动脉瘤创伤或破裂等突发性疾病而言，上述商用覆膜支架已不再适用。但随着血管腔内技术的日趋精进，覆膜支架的“原位开窗技术”的出现解决了上述问题。所谓原位开窗，即在复杂动脉瘤处释放覆膜支架后，在覆膜支架正对重要分支动脉管腔口的位置，采用开窗器械对织物覆膜进行刺针穿刺与球囊扩张，使得主动脉中的血流可以经开窗孔流入分支动脉，以确保重要分支动脉的血流灌注。此外，还会在分支动脉管腔口正对开窗区位置上放入一小段覆膜支架或裸支架，从而避免分支动脉管腔口与开窗孔衔接处发生内漏。由于该技术可用于紧急救助，且成本相对较低，使得其在欧美国家成为心血管外科医生治疗突发性复杂主动脉瘤疾病的首选。
临床研究表明，虽然原位开窗术的中短期的效果良好，但是其远期结果尚不明朗。外科医生对开窗后覆膜支架存在的潜在问题提出了许多质疑，最为突出的是开窗孔的耐久性问题。即开窗后，覆膜支架在植入体内复杂受力环境后开窗区织物覆膜的撕裂、纱线散边，以及开窗孔结构与形态的不稳定。因此，有必要对原位开窗用覆膜支架开窗区进行耐久性能测试，以评价原位开窗用织物覆膜的力学性能，提前预测其在体内的服役性能，进而为原位开窗用织物覆膜的结构设计与优化提供理论与技术支持。
目前，国内外尚未有关于对原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性进行疲劳模拟测试的研究。因此，有必要设计并开发一种对原位开窗用覆膜支架开窗区进行疲劳模拟测试的装置。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是填补现有的医用纺织品力学测试装置在仿真评价原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能方面的空白，提供一种用于测试原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能的测试装置及测试方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置，其特征在于：由仿真动脉血管耐久性测试组件与织物强伸度仪组成；
所述仿真动脉血管耐久性测试组件包括仿真主动脉，仿真主动脉的中段附有仿真分支动脉，仿真主动脉的顶部和底部一侧分别设有上端接口和下端接口；上端接口和下端接口分别与两根弹性软管的一端连接，两根弹性软管的另一端与用于提供脉动压的体外模拟装置相连，形成由上端进、下端出的稳定的循环脉动；
测试时，原位开窗用覆膜支架设于仿真主动脉中，原位开窗用覆膜支架的开窗区与仿真分支动脉的管腔口对齐；仿真分支动脉中装载分支动脉覆膜支架或裸支架；上连接件上端连接所述织物强伸度仪，上连接件下端与原位开窗用覆膜支架的近端相连接；下连接件的上端与原位开窗用覆膜支架的远端相连接，下连接件的下端固定于所述织物强伸度仪的底座上。
优选地，所述仿真主动脉通过3d打印基于人体主动脉解剖形态一体而成。
优选地，所述仿真主动脉的直径为14-24mm，所述仿真主动脉的长度为70-150mm。
优选地，所述仿真分支动脉内侧与仿真主动脉下部的夹角范围为60°-120°；所述仿真分支动脉的数量为1-4个；所述仿真分支动脉的长度为30-60mm；所述仿真分支动脉的管腔口直径为4-8mm。
优选地，所述下连接件通过螺纹与仿真主动脉下端连接。
优选地，所述原位开窗用覆膜支架的直径及长度均与所述仿真主动脉相同，所述分支动脉覆膜支架、裸支架的直径及长度均与所述仿真分支动脉相同。
优选地，所述体外模拟装置由压力监测器、限流器、储液箱及电子蠕动泵依次连接组成，所述两根弹性软管的一端连接分别与压力监测器、电子蠕动泵连接。
本发明还提供了一种原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试方法，采用上述的原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置，其特征在于，步骤为：
第一步，准备实验材料；
准备原位开窗用覆膜支架，原位开窗用覆膜支架的直径和长度同仿真主动脉，并且在原位开窗用覆膜支架的对应开窗区位置进行1-4个开窗，记录实验前开窗区的面积s1及最大撕裂长度l1；同时准备分支动脉覆膜支架或裸支架，分支动脉覆膜支架或裸支架的直径和长度同仿真分支动脉；
第二步，检查系统；
在开始测试前，检查和调试原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置，保证其正常工作，若有异常，及时调整；
第三步，安装试样和各组件；
先将上连接件上端连接织物强伸度仪，上连接件下端与原位开窗用覆膜支架的近端相连；再将原位开窗用覆膜支架放入仿真主动脉中，其开窗区与仿真分支动脉的管腔口对齐；然后将下连接件的上端与原位开窗用覆膜支架的远端相连接，再将下连接件与仿真主动脉的下端连接固定，然后下连接件下端固定于织物强伸度仪底座上；随后，将分支动脉覆膜支架或裸支架装载至仿真分支动脉中，并调整至合适位置；最后，将体外模拟装置通过弹性软管与仿真主动脉连接；
第四步，设置体外模拟装置的参数，使之产生稳定的脉动流经弹性软管通入仿真主动脉；
第五步，设置织物强伸度仪的测试参数；
第六步，测试和记录；
等待系统稳定，液体连续流动，确认弹性软管内无气泡后开始测试；观察一定反复循环次数内原位开窗用覆膜支架开窗区的破损情况；实验结束后，记录首次最大拉伸强力f1、末次最大拉伸强力f2、拉伸后开窗面积s2及最大撕裂长度l2；
第七步，结果分析；
计算强力损失率f、开窗区增大率s及撕裂长度l，具体公式如下：
强力损失率f＝(1-f2/f1)*100％；
开窗区增大率s＝(s2/s1-1)*100％；
撕裂长度l＝l2-l1；
如果f和s小于15％且l小于1.5mm，说明原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能优异。
优选地，所述步骤5具体为：打开体外模拟装置的电子蠕动泵，调节其频率为1-10hz，使之产生稳定的脉动流经弹性软管通入仿真主动脉；调节体外模拟装置的限流器，使输出压力为16-60kpa。
优选地，所述步骤6具体为：调节织物强伸度仪的拉伸速度为50-200mm/min，原位开窗用覆膜支架在仿真主动脉中上下反复位移为0-10mm，反复循环次数为0-10万次。
本发明提供的原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置填补了现有技术的空白，具有如下有益效果：
1、本装置能够有效模拟在仿真环境下原位开窗用覆膜支架在人体内其开窗区的耐久性，通过体外模拟装置提供的脉动压，实现对原位开窗用覆膜支架周向扩张作用的模拟。
2、本装置还可通过多功能的织物强伸度仪提供的往复拉伸位移作用，实现分支动脉覆膜支架或裸支架对主动脉处与原位开窗用覆膜支架开窗区的力学模拟及在线力学性能测试。
3、通过本发明装置和测试方法，对不同的主动脉覆膜支架与分支动脉覆膜支架或裸支架组合进行测试，可以评价原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性，为原位开窗后织物覆膜的耐久性能提供更广泛的体外力学评价与表征方法。
附图说明
图1为原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置结构示意图；
图2为体外模拟装置的原理图；
图3为原位开窗用覆膜支架开窗后开窗区的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
图1为原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置结构示意图，所述的原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置由仿真动脉血管耐久性测试组件与织物强伸度仪组成。
仿真动脉血管耐久性测试组件由仿真主动脉1、仿真分支动脉2、上连接件3、下连接件4、体外模拟装置5和弹性软管6等构成。仿真主动脉1的中段两侧附有仿真分支动脉2，结合图3，原位开窗用覆膜支架a放入仿真主动脉1中，原位开窗用覆膜支架a的开窗区b与仿真分支动脉2的管腔口对齐，仿真分支动脉2中可装载分支动脉覆膜支架或裸支架。仿真主动脉1的顶部和底部分别设有上连接件3和下连接件4。体外模拟装置5与两根弹性软管6的一端连接，两根弹性软管6的另一端分别与仿真主动脉1一侧的上端和下端接口相连，形成由上端进、下端出的稳定的循环脉动。
本实施例中，仿真主动脉1的直径为14mm，长度为70mm。仿真分支动脉2与仿真主动脉1(方向向下)的夹角为60°，仿真分支动脉2的管腔口直径为4mm，仿真分支动脉2的长度为30mm。
上连接件3上端连接多功能的织物强伸度仪，上连接件3下端则与原位开窗用覆膜支架的近端相连接。
下连接件4通过螺纹与仿真主动脉1下端连接，下连接件4的上端与原位开窗用覆膜支架的远端相连接，下连接件4的下端则固定于多功能的织物强伸度仪的底座上。
体外模拟装置5由四部分组成，包括：压力监测器、限流器、储液箱及电子蠕动泵，压力监测器、限流器、储液箱及电子蠕动泵依次连接，压力监测器、电子蠕动泵分别与两根弹性软管6的一端连接。
原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置的测试方法如下：
第一步，准备实验材料：基于人体解剖形态，3d打印仿真主动脉1，其直径为14mm、长度为70mm；准备原位开窗用覆膜支架，其直径和长度同仿真主动脉1，同时准备直径为4mm，长度为30mm的分支动脉覆膜支架或裸支架；并且，在原位开窗用覆膜支架的对应开窗区位置进行1个开窗，记录实验前开窗区的面积s1为11.76mm2及最大撕裂长度l1为3.92mm。
第二步，检查系统：在开始测试前，检查和调试装置，保证其正常工作，若有异常，及时调整。
第三步，安装试样和各组件：先将上连接件3上端连接多功能织物强伸度仪，下端与原位开窗用覆膜支架的近端相连；再将原位开窗用覆膜支架放入仿真主动脉1中，其开窗区与仿真分支动脉2的管腔口对齐，仿真分支动脉2与仿真主动脉1(方向向下)的夹角为60°；将下连接件4的上端与原位开窗用覆膜支架的远端相连接后再通过螺纹将下连接件4与仿真主动脉1下端连接，将下连接件4下端固定于多功能织物强伸度仪底座上；随后，将分支动脉覆膜支架或裸支架装载至仿真分支动脉2，并调整至合适位置；最后，将体外模拟装置5通过弹性软管6与仿真主动脉1连接，即完成试样安装。
第四步，设置体外模拟装置5参数：打开电子蠕动泵，调节其频率为1hz，使之产生稳定的脉动流经弹性软管通入仿真主动脉1；调节限流器，使输出压力为16kpa。
第五步，设置多功能织物强伸度仪测试参数：打开电源与操作系统，调节拉伸速度为50mm/min，原位开窗用覆膜支架在仿真主动脉1中上下反复位移1mm，反复循环次数为1万次。
第六步，测试和记录：等待系统稳定，液体连续流动，确认弹性软管6内无气泡后，开始测试，观察一定反复循环次数内原位开窗用覆膜支架开窗区的破损情况。实验结束后，记录首次最大拉伸强力f1为8.7n、末次最大拉伸强力f2为7.9n、拉伸后开窗面积s2为13.59mm2及最大撕裂长度l2为4.37mm。
第七步，计算得到原位开窗用覆膜支架开窗区强力损失率f为9.20％、开窗区增大率s为15.56％及撕裂长度l为0.45mm。
结果表明，该原位开窗用覆膜支架开窗区强力损失率f小于15％，撕裂长度l小于1.5mm，但由于其面积增大率s高于15％，故原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能不佳。
实施例2
本实施例提供的原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置与实施例1大体相同，其区别在于：仿真主动脉1的直径为20mm，长度为100mm。仿真分支动脉2与仿真主动脉1(方向向下)的夹角为90°，仿真分支动脉2的管腔口直径为5mm，仿真分支动脉2的长度为40mm。
原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置的测试方法如下：
第一步，准备实验材料：基于人体解剖形态，3d打印仿真主动脉1，其直径为20mm、长度为100mm；准备原位开窗用覆膜支架，其直径和长度同仿真主动脉1，同时准备直径为5mm，长度为40mm的分支动脉覆膜支架或裸支架；并且，在原位开窗用覆膜支架的对应开窗区位置进行2个开窗，记录实验前2个开窗区的面积s1分别为18.71mm2和19.12mm2及最大撕裂长度l1分别为4.96mm和4.70mm。
第二步，检查系统：在开始测试前，检查和调试装置，保证其正常工作，若有异常，及时调整。
第三步，安装试样和各组件：先将上连接件3上端连接多功能织物强伸度仪，下端与原位开窗用覆膜支架的近端相连；再将原位开窗用覆膜支架放入仿真主动脉1中，其开窗区与仿真分支动脉2的管腔口对齐，仿真分支动脉2与仿真主动脉1(方向向下)的夹角为90°；将下连接件4的上端与原位开窗用覆膜支架的远端相连接后再通过螺纹将下连接件4与仿真主动脉1下端连接，将下连接件4下端固定于多功能织物强伸度仪底座上；随后，将分支动脉覆膜支架或裸支架装载至仿真分支动脉2，并调整至合适位置；最后，将体外模拟装置5通过弹性软管6与仿真主动脉1连接，即完成试样安装。
第四步，设置体外模拟装置5参数：打开电子蠕动泵，调节其频率为5hz，使之产生稳定的脉动流经弹性软管通入仿真主动脉1；调节限流器，使输出压力为48kpa。
第五步，设置多功能织物强伸度仪测试参数：打开电源与操作系统，调节拉伸速度为100mm/min，原位开窗用覆膜支架在仿真主动脉1中上下反复位移5mm，反复循环次数为5万次。
第六步，测试和记录：等待系统稳定，液体连续流动，确认弹性软管6内无气泡后，开始测试，观察一定反复循环次数内原位开窗用覆膜支架开窗区的破损情况。实验结束后，记录首次最大拉伸强力f1为27.6n、末次最大拉伸强力f2为24.7n、拉伸后开窗面积s2分别为21.48mm2和21.89mm2及最大撕裂长度l2分别为6.04mm和5.95mm。
第七步，计算得到原位开窗用覆膜支架开窗区强力损失率f为10.51％、开窗区增大率s分别为14.80％和14.49％及撕裂长度l分别为1.08mm和1.24mm。
结果表明，该原位开窗用覆膜支架开窗区强力损失率f和开窗区增大率s均小于15％，撕裂长度l小于1.5mm，故原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能优异。
实施例3
本实施例提供的原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置与实施例1大体相同，其区别在于：仿真主动脉1的直径为24mm，长度为150mm。仿真分支动脉2与仿真主动脉1(方向向下)的夹角为120°，仿真分支动脉2的管腔口直径为8mm，仿真分支动脉2的长度为60mm。
原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能仿真测试装置的测试方法如下：
第一步，准备实验材料：基于人体解剖形态，3d打印仿真主动脉1，其直径为24mm、长度为150mm；准备原位开窗用覆膜支架，其直径和长度同仿真主动脉1，同时准备直径为8mm，长度为60mm的分支动脉覆膜支架或裸支架；并且，在原位开窗用覆膜支架的对应开窗区位置进行1个开窗，记录实验前开窗区的面积s1为32.47mm2及最大撕裂长度l1为6.90mm。
第二步，检查系统：在开始测试前，检查和调试装置，保证其正常工作，若有异常，及时调整。
第三步，安装试样和各组件：先将上连接件3上端连接多功能织物强伸度仪，下端与原位开窗用覆膜支架的近端相连；再将原位开窗用覆膜支架放入仿真主动脉1中，其开窗区与仿真分支动脉2的管腔口对齐，仿真分支动脉2与仿真主动脉1(方向向下)的夹角为120°；将下连接件4的上端与原位开窗用覆膜支架的远端相连接后再通过螺纹将下连接件4与仿真主动脉1下端连接，将下连接件4下端固定于多功能织物强伸度仪底座上；随后，将分支动脉覆膜支架或裸支架装载至仿真分支动脉2，并调整至合适位置；最后，将体外模拟装置5通过弹性软管6与仿真主动脉1连接，即完成试样安装。
第四步，设置体外模拟装置5参数：打开电子蠕动泵，调节其频率为10hz，使之产生稳定的脉动流经弹性软管通入仿真主动脉1；调节限流器，使输出压力为60kpa。
第五步，设置多功能织物强伸度仪测试参数：打开电源与操作系统，调节拉伸速度为200mm/min，原位开窗用覆膜支架在主动脉中上下反复位移10mm，反复循环次数为10万次。
第六步，测试和记录：等待系统稳定，液体连续流动，确认弹性软管6内无气泡后，开始测试，观察一定反复循环次数内原位开窗用覆膜支架开窗区的破损情况。实验结束后，记录首次最大拉伸强力f1为40.7n、末次最大拉伸强力f2为35.35n、拉伸后开窗面积s为37.74mm2及最大撕裂长度l2为8.82mm。
第七步，计算得到原位开窗用覆膜支架开窗区强力损失率f为13.14％、开窗区增大率s为16.23％及撕裂长度l为1.92mm。
结果表明，该原位开窗用覆膜支架开窗区强力损失率f小于15％，但开窗区面积增大率s高于15％且撕裂长度l大于1.5mm，故原位开窗用覆膜支架开窗区耐久性能较差。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。