摘要：应用血管支架的介入性治疗方案已经成为治疗心血管疾病的重要手段，新型交叉编织血管支架具有灵活性和良好的轴向柔顺性，适用弯曲、分叉和承载等复杂支架应用场景要求，已经在临床推广使用。生物医用镍钛合金(NiTi)因优异的生物相容性和形状记忆特性成为编织型支架的常用材料，支架在体内的摩擦磨损产生的磨屑会对人体的造成不良的生物学反应，对患者的生命健康产生严重威胁。在此背景下，深入研究支架材料的磨损特性及其与生物体相互作用的关系，对于进一步优化支架设计、提高治疗效果至关重要。为探究镍钛合金材料的磨屑特征与细胞毒性之间的映射关系，本文中开展了镍钛合金材料的体外摩擦磨损试验，采集不同磨损参数下的磨屑样本；研究了磨屑特征提取与智能识别算法，利用YOLOv5s和U-net卷积神经网络模型获取磨屑尺寸与形状类型的分布统计；此外，通过CCK-8染色法和活死细胞染色方法开展磨屑与细胞毒性试验，建立磨屑特征(磨屑尺寸与浓度)与细胞毒性的对应关系。结果表明：不同工况下的磨屑均处于0～50 μm之间，0～10 μm磨屑占比均超过50%，磨屑尺寸分布在各个试验条件下呈正态分布；磨屑形状主要以不规则状为主，近球状磨屑占比最少；角度与摩擦次数均显著影响磨屑的尺寸与形状分布，24400次和43200次摩擦情况下尺寸分布较为相似，但与14 400次摩擦后的磨损磨屑差异较大，角度与磨屑分布呈现倒U形趋势，摩擦角在60°左右时出现极值点；润滑条件的改变显著增加了小尺寸和长条状磨屑的占比，大尺寸和近圆状磨屑占比有所降低。细胞毒性试验结果显示，当磨屑浓度处于0～500 mg/ml区间时，细胞的毒性均为0或1级；随着磨屑样品浸提时间的增加，小尺寸(0～15 μm)磨屑浸提液的细胞增殖率虽有小幅度降低，但毒性等级仍为0和1级，符合生物医用材料细胞毒性标准，通过活死细胞图像可以看出所有细胞试验中细胞存活并且生长状况良好。研究结果为镍钛合金编织支架的磨损特性和生物相容性研究提供依据，为编制支架的设计与性能提升提供参考。
文章目录
1镍钛合金的交叉磨损试验
1.1试验材料
1.2试验方法
2 基于图像智能识别的磨屑特征提取与统计
2.1磨屑分割与类型识别
2.2磨屑特征提取与统计
3磨屑特征与细胞毒性关系研究
3.1 细胞毒性试验方法
3.2 试验结果与讨论
4结论
