心腦血管疾病已經(jīng)成為全世界死亡率最高的疾病之一,主要病因是由于動脈循環(huán)系統(tǒng)不足以為心臟提供充足的氧合血液而造成的。支架介入手術已經(jīng)成為冠心病的有效治療方法。血管支架作為介入治療手術中植入人體內(nèi)的醫(yī)療器械,必須有良好的生物力學特性,這也就要求支架的研發(fā)人員不斷地創(chuàng)新。隨著計算機科學技術的發(fā)展,有限元方法在支架虛擬釋放過程的模擬中被越來越廣泛地采用。這種方法不僅可以得到比較準確的數(shù)值模擬結(jié)果,而且可以節(jié)約并降低研究成本,具有非常重要的理論研究意義和現(xiàn)實應用價值。但有限元計算結(jié)果的準確性要依靠數(shù)據(jù)輸入的準確性來保障,因此邊界條件的準確設置就尤為重要。本課題旨在從臨床問題出發(fā),采用有限元模擬的方法,探究支架虛擬釋放時的載荷類型和載荷大小、支架釋放位姿(不同角度、不同偏心)、支架自由度的約束情況、是否考慮支架壓握、血管是否彎曲等不同邊界條件對數(shù)值模擬結(jié)果的影響,為合理選擇有限元分析策略提供依據(jù),為施加規(guī)則的邊界條件提出建議,以使研究者們獲得的模擬結(jié)果更加可信。針對不同的邊界條件,本研究采用了分組實驗的方法,通過對每組實驗中各算例得到的力學參數(shù)作對比分析,從而為各類邊界條件的施加提出了建議。其中載荷類型與載荷大小均會對支架的虛擬釋放產(chǎn)生一定影響。采用壓強擴張更符合實際情況,但會增加收斂難度。而且隨著壓強的增大殘余狹窄率變化不明顯,因此在進行數(shù)值模擬時,壓強大小對于計算結(jié)果的影響可以忽略,在追求計算精度的情況下采用球囊擴張方式,在追求計算效率的情況下采用位移擴張方式。在微小的角度變化范圍內(nèi),隨著角度的增加,殘余狹窄率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,角度因素對支架虛擬擴張結(jié)果中殘余狹窄率的影響不大。支架軸向上的偏心和徑向上的偏心均會對殘余狹窄率造成一定的影響,軸向偏心比徑向偏心對結(jié)果的影響更大。因此在模擬支架虛擬釋放時,位姿對數(shù)值模擬的結(jié)果有影響,但是在對結(jié)果精確度要求不高的情況下可以忽略這種影響,采用0角度無偏心的基本模型進行計算。在自由度約束方面雖然不同研究者采用的約束方式各不相同,但目的是相同的,自由度約束情況對計算結(jié)果的影響較小,在有限元模擬時只要保證一組實驗中自由度約束方式一致即可。考慮壓握過程在計算殘余狹窄率、軸向縮短率、徑向回彈率、狗骨頭率等精確數(shù)值時是有重要意義的,但如果只是為了得到支架擴張過程中各模型的變形情況和應力分布情況,則可以不考慮壓握過程。在彎曲血管中支架的虛擬釋放會對血管造成明顯的抻直作用,得到的應力極值準確性也有待考究。因此,在彎曲血管的有限元模擬中,對支架、球囊進行預彎曲是必要的。本研究得到的分析結(jié)論能夠?qū)侠磉x擇有限元分析策略提供依據(jù),具有重要的研究意義。
【學位單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R318.08
【部分圖文】：

顯式分析則不能忽略慣性和沖擊效應，否則將會造成較準確。如果模擬過程中載荷、加載速度等在很短的時間有可能使模型的局部發(fā)生嚴重形變，導致獲得的計算結(jié)/Explicit 還可以進行準靜態(tài)分析，分析的關鍵是要設置合和質(zhì)量縮放系數(shù)等參數(shù)，使結(jié)果盡量接近靜態(tài)分析的過屬于準靜態(tài)分析有一個重要標準，就是要保證在分析過以超過內(nèi)能的 5-10%。建塊的理想化血管模型是參考真實狹窄頸動脈來建立的。通4 mm，外徑 4.6 mm，長約 14 mm 的理想化血管。理想徑為 2 mm，斑塊覆蓋長度達到了 7.75 mm，血管的狹50%。理想化血管與斑塊模型如圖 2-1 所示。

強度極限 515 MPa。密度為 7.8×10-3g表 2-2 支架材料屬性Table 2-2 Material properties of stent密度（g/mm3） 彈性模量（MPa） 泊松比 7.8×10-3193000 0.27 模型如圖 2-3 所示，截面形狀為鋸齒形，球被忽略。球囊的初始長度為 13 mm，內(nèi)徑為度為 0.02 mm。由于本研究中采用的球囊忽連接，所以考慮的是最簡單的血管成形術型最初是由 Brauer 等人提出的，現(xiàn)在已經(jīng)

這樣就得到了帶球囊的壓強擴張數(shù)值模擬模型，去略球囊存在的位移擴張數(shù)值模擬模型。荷與分析步支架擴張數(shù)值模擬采用載荷類型、載荷大小的不同，分別建立小兩組實驗，分別對支架進行擴張模擬。其中載荷類型組研究強擴張對模擬結(jié)果的影響。載荷大小組研究 1.2 MPa 壓強擴張、1.6 MPa 壓強擴張對支架擴張結(jié)果的影響。便于邊界條件的施加，首先創(chuàng)建一個柱坐標系，坐標系原點在（圖 2-4），以建立的柱坐標系為參照，將斑塊、血管與支架進位移擴張支架模型 A，將施加位移擴張的算例記作 A1，在模球囊模型，與支架模型進行同軸裝配即得到球囊壓強擴張模型意圖如圖 2-4 所示。在模型 B 中將施加 1.2 MPa、1.4 MPa、1分別記為 B1、B2、B3，并將這 3 個算例分為一組記作實驗 B支架虛擬釋放結(jié)果的影響。
【參考文獻】

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本文編號：2859695