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(dòng)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(shù)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(shù)中植入人體內(nèi)的醫(yī)療器械,必須有良好的生物力學(xué)特性,這也就要求支架的研發(fā)人員不斷地創(chuàng)新。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)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(zhǔn)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(shí)應(yīng)用價(jià)值。但有限元計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性要依靠數(shù)據(jù)輸入的準(zhǔn)確性來保障,因此邊界條件的準(zhǔn)確設(shè)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(shí)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(duì)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(duì)不同的邊界條件,本研究采用了分組實(shí)驗(yàn)的方法,通過對(duì)每組實(shí)驗(yàn)中各算例得到的力學(xué)參數(shù)作對(duì)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(huì)對(duì)支架的虛擬釋放產(chǎn)生一定影響。采用壓強(qiáng)擴(kuò)張更符合實(shí)際情況,但會(huì)增加收斂難度。而且隨著壓強(qiáng)的增大殘余狹窄率變化不明顯,因此在進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí),壓強(qiáng)大小對(duì)于計(jì)算結(jié)果的影響可以忽略,在追求計(jì)算精度的情況下采用球囊擴(kuò)張方式,在追求計(jì)算效率的情況下采用位移擴(kuò)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(shì),角度因素對(duì)支架虛擬擴(kuò)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(huì)對(duì)殘余狹窄率造成一定的影響,軸向偏心比徑向偏心對(duì)結(jié)果的影響更大。因此在模擬支架虛擬釋放時(shí),位姿對(duì)數(shù)值模擬的結(jié)果有影響,但是在對(duì)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(jìn)行計(jì)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(duì)計(jì)算結(jié)果的影響較小,在有限元模擬時(shí)只要保證一組實(shí)驗(yàn)中自由度約束方式一致即可�？紤]壓握過程在計(jì)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(shí)是有重要意義的,但如果只是為了得到支架擴(kuò)張過程中各模型的變形情況和應(yīng)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(huì)對(duì)血管造成明顯的抻直作用,得到的應(yīng)力極值準(zhǔn)確性也有待考究。因此,在彎曲血管的有限元模擬中,對(duì)支架、球囊進(jìn)行預(yù)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(xué)位單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(yīng)，否則將會(huì)造成較準(zhǔn)確。如果模擬過程中載荷、加載速度等在很短的時(shí)間有可能使模型的局部發(fā)生嚴(yán)重形變，導(dǎo)致獲得的計(jì)算結(jié)/Explicit 還可以進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)分析，分析的關(guān)鍵是要設(shè)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(zhǔn)靜態(tài)分析有一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)狹窄頸動(dòng)脈來建立的。通4 mm，外徑 4.6 mm，長(zhǎng)約 14 mm 的理想化血管。理想徑為 2 mm，斑塊覆蓋長(zhǎng)度達(dá)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(qiáng)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(zhǎng)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(jiǎn)單的血管成形術(shù)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(qiáng)擴(kuò)張數(shù)值模擬模型，去略球囊存在的位移擴(kuò)張數(shù)值模擬模型。荷與分析步支架擴(kuò)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(shí)驗(yàn)，分別對(duì)支架進(jìn)行擴(kuò)張模擬。其中載荷類型組研究強(qiáng)擴(kuò)張對(duì)模擬結(jié)果的影響。載荷大小組研究 1.2 MPa 壓強(qiáng)擴(kuò)張、1.6 MPa 壓強(qiáng)擴(kuò)張對(duì)支架擴(kuò)張結(jié)果的影響。便于邊界條件的施加，首先創(chuàng)建一個(gè)柱坐標(biāo)系，坐標(biāo)系原點(diǎn)在（圖 2-4），以建立的柱坐標(biāo)系為參照，將斑塊、血管與支架進(jìn)位移擴(kuò)張支架模型 A，將施加位移擴(kuò)張的算例記作 A1，在模球囊模型，與支架模型進(jìn)行同軸裝配即得到球囊壓強(qiáng)擴(kuò)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(gè)算例分為一組記作實(shí)驗(yàn) B支架虛擬釋放結(jié)果的影響。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2859695