【摘要】：心臟瓣膜病是一種常見(jiàn)的心臟病,主動(dòng)脈瓣是心臟瓣膜中發(fā)病率最高的部位之一。針對(duì)主動(dòng)脈瓣病變,目前主要的治療手段是進(jìn)行換瓣手術(shù)。相比于傳統(tǒng)的開(kāi)胸手術(shù)治療,以經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣置換術(shù)為代表的介入治療可以縮短患者的術(shù)后恢復(fù)期,降低手術(shù)對(duì)患者的影響。但目前經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣的發(fā)展不夠完善,瓣膜撕裂鈣化、支架滑移脫落等問(wèn)題尚未克服。從數(shù)值分析的角度,研究經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣在人體生理?xiàng)l件下的變形過(guò)程、應(yīng)力分布,進(jìn)而提出合理的優(yōu)化方案,對(duì)推動(dòng)經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣的進(jìn)一步發(fā)展具有重要作用。本文建立的經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣分析模型由瓣葉、支架、血管壁和血液四部分組成。幾何模型是以臨床數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的三維重構(gòu),數(shù)學(xué)模型是針對(duì)各部分材料特性的本構(gòu)描述�；诟鞑糠值谋緲�(gòu)模型,采用分離式算法進(jìn)行流固耦合求解。在流體域上推導(dǎo)了壓力-速度耦合狀態(tài)下的三維瞬態(tài)有限體積法,在固體域上綜合考慮了瓣葉材料非線性和幾何非線性進(jìn)行有限元法求解。基于對(duì)經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣流固耦合分析理論的研究,進(jìn)行流固耦合分析設(shè)置,重點(diǎn)分析了瓣葉、支架和血管壁的變形和應(yīng)力狀態(tài)。在一個(gè)完整的心動(dòng)周期內(nèi)分析發(fā)現(xiàn),瓣葉、支架和血管壁的最大變形和應(yīng)力均在0.28s時(shí)刻產(chǎn)生。變形分析發(fā)現(xiàn),瓣葉變形主要受血流影響,在自由邊發(fā)生了劇烈的卷曲變形;支架和血管壁變形相對(duì)較小,主要受徑向支撐力影響。應(yīng)力分析發(fā)現(xiàn),瓣葉的薄弱位置在縫合點(diǎn)上,其中位于瓣葉縫合邊和自由邊交界處的縫合點(diǎn)最容易受損;支架的應(yīng)力集中位置在連接筋和單胞回轉(zhuǎn)處,且這些位置內(nèi)外側(cè)應(yīng)力梯度較大,受血流影響應(yīng)力波動(dòng)也較大,因此容易疲勞破壞;血管壁的薄弱環(huán)節(jié)位于瓣竇根部交界處。在分析傳統(tǒng)經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣各部分變形和應(yīng)力的基礎(chǔ)上,為防止支架滑移脫落,建立了新型主動(dòng)脈竇貼合支架模型。通過(guò)流固耦合動(dòng)力學(xué)仿真分析,對(duì)比了植入直支架和貼合支架兩種不同狀態(tài)下的經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣,對(duì)比發(fā)現(xiàn):貼合支架下的經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣具有更好的力學(xué)性能,應(yīng)力分布更加均勻合理,對(duì)血管壁影響也減小,說(shuō)明了貼合支架經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣的合理性。本文建立了完整的經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣幾何模型和數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行流固耦合分析,探討其主要應(yīng)力集中位置和變形區(qū)。在此基礎(chǔ)上建立了主動(dòng)脈竇貼合支架,并驗(yàn)證了貼合支架經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣的可行性。通過(guò)本文的研究,為提高經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣的耐久性提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑展，采用介入治療進(jìn)行瓣膜置換的應(yīng)用人群在迅速擴(kuò)大。逡逑３臨床應(yīng)用的人工瓣膜分類及比較逡逑自１９６０年人工瓣膜首次成功應(yīng)用于臨床以來(lái)，歷經(jīng)５０多年的發(fā)展，人工瓣逡逑技術(shù)己經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步［２１］。人工瓣膜經(jīng)歷了機(jī)械瓣、生物瓣和介入瓣三個(gè)階逡逑，以及作為未來(lái)趨勢(shì)正在探索的組織工程瓣［２２］。目前機(jī)械瓣和生物瓣在換瓣手逡逑中的應(yīng)用比例超過(guò)９５％，而在近年才逐漸興起的介入瓣，在以往僅作為不宜開(kāi)逡逑進(jìn)行瓣膜置換的重癥心臟病患者換瓣的補(bǔ)充治療方案，隨著介入治療技術(shù)的完逡逑和發(fā)展，己逐漸向中低危心臟病人群擴(kuò)展，其應(yīng)用范圍正在迅速擴(kuò)大和發(fā)展［２３］。逡逑下圖所示，展示了幾種常見(jiàn)的主動(dòng)脈瓣人工瓣膜類型。逡逑

件下就會(huì)發(fā)生相變轉(zhuǎn)化。因此，，在人體條件下，經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣支架主要為Yg氏逡逑體相，部分應(yīng)力較大的位置可能存在奧氏體與馬氏體的相變轉(zhuǎn)化，繪制了逡逑Ａｕｒｉｃｃｈｉｏ本構(gòu)模型下的應(yīng)力應(yīng)變圖如下圖２－１所示，鏡鈦合金支架在人體內(nèi)的逡逑工作區(qū)間將主要集中在０邋—邋ｅｒｆ的線性區(qū)間內(nèi)。逡逑★邋ＡＳ邐邐0ｒｆ邐１逡逑卜：變逡逑圖２－１鎮(zhèn)鈦合金Ａｕｒｉｃｃｈｉｏ等溫本構(gòu)逡逑２．１．４血液數(shù)學(xué)模型逡逑人體血液成分中，５５％是血漿，４５°／。是血細(xì)胞，血細(xì)胞在血液中的不均勻分逡逑布會(huì)對(duì)血液的粘性、密度產(chǎn)生影響，而血細(xì)胞造成的影響與血管直徑有很大關(guān)系，逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R318.08

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本文編號(hào)：2708158