血管支架结构有限元模拟与分析

大连理工大学硕士学位论文血管支架结构有限元模拟与分析姓名：王丽申请学位级别：硕士专业：计算机技术指导教师：吴迪20060611血管支架结构有限元模拟与分析作者：王丽学位授予单位：大连理工大学参考文献(32条)1.顾东风心血管病预防的现状和展望2003(02)2.陈纪林.高润霖.蔡强军.杨跃进.乔树宾.秦学文.张峻.姚民经皮冠状动脉腔内成形术及置入支架的长期预后分析[期刊论文]-中华心血管病杂志2001(1)3.王亮.佟秀琴.尉廷汉冠状动脉搭桥术的进展[期刊论文]-内蒙古医学杂志2004(2)4.胡大一.吴永全冠心病介入治疗的器械应用技术及其发展趋势1999(02)5.DotterCT.JudkinsMPTransluminaltreatmentofarterioscleroticobstruction19646.CraggA.LundG.RysavyJNonsurgicalplacementofarterialendoprostheses:anewtechniqueusingnitinolwire19837.MaassD.ZollikoferCL.LargiaderFRadiologicalfollow-upoftransluminallyinsertedvascularendoprostheses:anexperimentalstudyusingexpandingspirals19848.WrightKC.WallaceS.CharnsangavejCPercutaneousendovascularstents:anexperimentalevaluation19859.PalmazJC.SibbitRR.ReuterSRExpandableintraluminalgraft:apreliminarystudy198510.RousseauH.PuelJ.JoffreFSelf-expandingendovascularprosthesis:anexperimentalstudy198711.SigwartU.PuelJ.MirkovitchVIntravascularstentstopreventocclusionandrestenosisaftertransltuminalangioplasty198712.MigliavaccaF.PetriniL.ColomboMMechanicalbehaviorofcoronarystentsinvestigatedthroughthefiniteelementmethod200213.EtaveF.FinetG.BoivinMMechanicalpropertiesofcoronarystentsdeterminedbyusingfiniteelementanalysis200114.CarrozzaJP.HosleySE.CohenDJInvivoassessmentofstentexpansionandrecoilinnormalporcinecoronaryarteries199915.BarraganP.RieuR.GariteyVElasticrecoilofcoronarystents:acomparativeanalysis200016.RieuR.BarraganP.MassonCRadialforceofcoronarystents:acomparativeanalysis199917.PetriniL.MigliavaccaF.AuricchioFNumericalinvestigationoftheintravascularcoronarystentflexibility200418.DavidChuaSN.MacDonaldBJ.HashmiMSJFiniteelementsimulationofstentexpansion200219.王勖成有限单元法200320.谭雪松.谢正超Pro/ENGINEER2001中文版基础教程200221.菜青鸟Pro/ENGINEERWILDFIRE零件设计200322.罗高作.王平ANSYS及结构分析应用[期刊论文]-黄石高等专科学校学报2002(3)23.博嘉科技有限元分析软件-ANSYS融会与贯通200224.王友海.颜慧军.胡长胜大型有限元分析软件ANSYS的特点[期刊论文]-建筑机械2000(9)25.杜平安.甘娥忠.于亚婷有限元法原理、建模及应用200426.ChuanKT.QiY.ChonTEDesignoptimizationofcoronarystentbyfea2000(02)27.MigliavaccaF.PetriniL.ColomboMMechanicalbehaviorofcoronarystentsinvestigatedthroughthefiniteelementmethod200228.DumoulinC.CochelinBMechanicalbehaviorofmodelingofballoon-expandedstents200029.KandzariDE.TchengJE.ZidarJPCoronaryarterystents:evaluatingnewdesignsforcontemporarypercutaneousintervention2002(04)30.ErbelR.HaudeM.H(o)ppHWCoronary-arterystentingcomparedwithballoonangioplastyforrestenosisafterinitialballoonangioplasty1998(23)31.王伟强.梁栋科.杨大智.齐民冠脉支架系统瞬时膨胀过程的有限元分析及其优化设计[期刊论文]-中国生物医学工程学报2005(3)32.BerryJL.ManoachE.MekkaouiCHemodynamicsandwallmechanicsofacompliancematchingstent:invitroandinvivoanalysis2002(01)相似文献(9条)1.学位论文王伟强冠状动脉支架力学行为有限元分析及其结构优化2005经皮穿刺冠状动脉成形术(PTCA)已成为我国冠心病患者的首选治疗方案，作为该手术中的一个重要植入器件——冠状动脉支架，其研究和应用的现状是：在结构设计、加工和测试领域中，国内研究明显不足，大部分的核心技术需要依赖于国外；同时，支架内再狭窄逐渐成为制约支架技术发展的瓶颈，理想的支架设计仍是未来研究的热点。所以本论文的主要目的就是研制和开发具有自主知识产权的冠状动脉支架产品，并利用有限元技术对冠脉支架的结构进行优化设计。为此，本论文首先就冠状动脉支架的技术特征、临床应用、发展趋势以及弹塑性有限元基本理论进行了综合评述，其次，针对316L不锈钢冠脉支架的有限元结构设计、加工和测试等方面展开了研究，内容包括冠脉支架的设计，支架加工工艺的探索与实践，支架的膨胀及抗压缩过程的有限元模拟，支架的无Dogboning、无缩短结构优化设计，支架的抗压缩性能、膨胀性能体外测试和动物体内植入试验，此外，还包括支架预装机及支架支撑力测试仪这两个装置的研制。其中，利用有限元技术对支架力学行为进行分析和结构优化是本论文的重点。通过上述研究，得出了以下主要结果和结论：(1)在对已有支架总结、理解的基础上，提出了支架结构设计的一般准则，即：支架一般由环状支撑体和连接体组成。支架的径向支撑力主要取决于环状支撑体的结构特征。支架的轴向弯曲性能主要取决于支架连接体的结构特征。支架的长度通过调整环状支撑体的数量来选择，支架的膨胀范围则靠增加或减少环状支撑体上波形单元的数目来控制。依据这一准则以及有限元模拟的结果，设计出了4种不同结构的新型冠脉支架。(2)通过对支架加工工艺的探索与实践，得出目前支架最适宜的加工方法为三维激光切割，其最佳工艺依次为：①激光切割；②超声清洗去污、去油；③酸洗去熔渣、氧化皮；④电化学抛光；⑤表面钝化。(3)在围绕专有支架设计的有限元模拟与实验验证中发现：①用位移加载膨胀的方式不能真实地反映支架膨胀的形式，而应采用压力加载的方式。②改变支架筋的尺寸能够影响支架扩张所需的膨胀压和扩张后的抗压缩性能，但对支架的径向和轴向反弹性能影响不大；改变支架的扩张尺度，同样对支架的径向和轴向反弹性能影响有限，但对支架的抗压缩性能影响明显；改变支架的使用材料、局部结构对支架的膨胀性能和抗压缩性能则均有显著的影响。③支架在膨胀过程中的轴向缩短与支架筋的尺寸变化以及材料的选用没有关系，而与其扩张的尺度，连接体的构造及其连接的方式紧密相关，通过适当的调整，可以获得无缩短的支架设计。同时，要想获得最佳效果，还要避免过多的非对称设计因素。④支架抗压缩有限元模拟结果与实际测试结果比较接近，说明支架抗压缩有限元模型可以作为支架支撑力测试的标准，在一定程度上替代支架原型测试工作。⑤在球囊、支架的搭配中，无论是单纯的通过减少球囊的过长量或是增加支架端部的结构强度，都能不同程度地降低支架瞬时膨胀过程中的Dogboning现象，但是只有这两种方法共同作用，才能起到更加明显的效果。(4)针对文中研制出的DT-2型冠脉支架进行的体外极限膨胀性能测试和试验犬植入试验表明：该支架在膨胀过程中具有较高的均匀一致性，在植入过程中的操作性能和植入后的生物相容性能良好、是一种可达到较高治疗效果的冠脉支架，为该支架进行下一步的临床试验，提供了有利的依据。(5)通过对自行设计并制造的支架预装机实际操作表明，该装置能够取代手工的作用将支架均匀一致地紧缩在球囊上，紧缩后的支架/球囊系统结合紧密，外径细小，证明此装置可以满足实验和生产的要求。(6)通过支架的实际抗压缩测试表明，以弹簧圈作传感器，自行设计的支架支撑力测试装置能够很好地处理测试过程中遇到的微力、小位移、以及针对可能出现的屈曲失稳进行追踪测量等技术难题，可以作为支架支撑力测试的有效工具。2.期刊论文倪中华.易红.顾兴中防内漏腔内隔绝医用血管支架的研究-中国微创外科杂志2005,5(11)内漏是动脉瘤腔内隔绝术中主要而特有的并发症.本文针对常见的Ⅰ型内漏的特点,提出了构造新型的防内漏腔内隔绝医用血管支架,在研究新型支架的工作原理、结构设计的基础上,采用一体化设计结构、波形圈柔性连接人造血管与支架双层层叠式覆膜连接以及支架近端增加锚定杆等技术,构造新型可防止内漏且轴向易弯曲的医用支架,这是一种理想的治疗大血管疾病的血管腔内医用支架.3.学位论文吴卫人体血管支架有限元分析与结构拓扑优化2007动脉粥样硬化引起的各种血管阻塞疾病，对人类的健康和生命安全造成了严重威胁。血管支架手术是发展最为迅速并得到广泛运用的一种血管阻塞疾病治疗手段。支架植入血管后，可能发生支架内再狭窄。虽然药物洗脱支架从一定程度上降低了再狭窄的发生率，但是支架内再狭窄仍然是影响支架手术效果的重要原因。支架的性能和设计被普遍认为是影响支架内再狭窄率的一个关键因素。由于支架尺寸微小，结构复杂，加工和测试成本昂贵，用常规方法难以对支架性能和设计进行研究，因此有限元分析和优化方法成为支架研究和设计工作的重要手段。本文使用大型有限元分析软件ANSYS和拓扑优化软件OptiStruct，针对目前支架性能和设计研究中面临的一些新课题，建立了相应的有限元支架性能分析模型和支架设计优化模型。这些模型包括：为研究支架的扩张性能，建立以“体积控制”球囊模型为核心的支架．球囊扩张模型；为研究支架的弯曲变形性能，分别建立了以多约束单元为基础的支架柔性测量模型，以弯曲血管刚体为基础的支架筋间单元面积和筋分布测量模型，以及支架与弯曲冠脉的相互作用模型；为研究钛镍自膨胀支架与分叉血管的相互作用，建立颈动脉支架植入模型；为优化储库式药物洗脱支架的结构，建立储库式支架的拓扑优化模型；为研究金属生物可降解支架的力学行为，建立纯铁生物可降解支架植入模型。各有限元模型的模拟结果表明：支架-球囊扩张模型可以得到较为准