不同释放程度下下肢动脉支架的疲劳强度及寿命预测

目的 探究释放程度和支架结构对支架疲劳寿命的影响。方法 利用有限元法分析3款镍钛合金下肢动脉支架（Complete SE、E–luminexx–B和Pulsar–35）在脉动载荷作用下的力学性能,基于疲劳应变理论评估支架的疲劳强度,使用Fe–safe和Abaqus软件预测支架在不同释放程度（80%、85%、90%）下的疲劳寿命及安全性。应用Origin软件对支架应力与疲劳寿命进行拟合。结果 支架在释放尺度为80%～90%下的疲劳强度均满足10年疲劳寿命的要求。3种支架释放程度为90%时,疲劳强度大,寿命长;释放程度为80%时,疲劳强度、寿命及安全系数小。相同释放程度下,偏置型波峰结构支架变形后的交变应变及弹性应力值最大,支架寿命及安全系数最小;对称型波峰结构支架CE的寿命及安全系数小于EB。通过LangevinMod函数拟合PR支架疲劳寿命,拟合优度R2>0.99。结论 随着释放程度的增大,3款支架疲劳强度、寿命及安全系数呈增大趋势。在相同释放程度下,支撑单元对称型波峰结构支架疲劳强度、寿命及安全系数比偏置型波峰结构支架大,减小对称型波峰结构支架的连接体宽度有利于提高支架寿命。     

多级载荷耦合下的镍钛合金血管支架疲劳强度和寿命预测

为探究镍钛合金血管支架植入下肢动脉后产生断裂失效的原因,对Absolute Pro下肢动脉支架在多级载荷耦合作用下的疲劳性能进行研究。利用有限元方法对镍钛合金支架在一级(生理脉动、轴向拉伸、压缩、弯曲、扭转)、二级(拉-弯、拉-扭、压-弯、压-扭、弯-扭)和三级(拉-弯-扭、压-弯-扭)载荷下分别进行数值模拟,基于应变法评价支架的疲劳强度,采用名义应力法和断裂力学进行疲劳寿命预测。经疲劳性能分析发现,一级载荷和部分多级载荷下的支架疲劳强度均满足10年疲劳寿命的要求,其中二级载荷的拉-弯和三级载荷的拉-弯-扭下最大交变应变大于疲劳极限,易产生应力集中导致疲劳失效;寿命云图和安全系数显示,在一级载荷下,压缩载荷对支架寿命的影响最大,脉动载荷最小,在二级载荷下,拉-弯载荷影响最大,弯-扭载荷影响最小,在三级载荷下拉-弯-扭对支架寿命的影响大于压-弯-扭;基于断裂力学寿命预测发现,初始裂纹的大小对支架的寿命有显著的影响。该研究结果揭示了多级载荷对支架疲劳强度和寿命的影响,为支架的临床断裂失效机理提供理论参考。     

血管内支架表面生物涂层的发展

血管内再狭窄是冠状动脉支架植入术存在的主要问题之一，防止再狭窄的表面改性支架－生物涂层支架已受到人们的广泛关注。本文简要介绍了支架生物涂层的作用机理，目前支架表面涂层的种类及其发展趋势等。     

冠脉支架对弯曲血管损伤机理的非线性有限元分析

针对支架植入术后的冠脉血管内支架再狭窄问题,通过非线性有限元法建立弯曲冠脉-支架介入系统生物力学模型及冠脉支架纵向柔顺性计算模型,开展了冠脉支架结构设计对血管壁面损伤与再狭窄的影响机理研究。数值分析结果表明,弯曲血管在支架端部存在高应力梯度,所产生的最大应力是直冠脉的4~6倍,易于损伤血管从而形成血管内支架再狭窄问题。冠脉支架结构的纵向柔顺性对弯曲血管的整体应力水平具有显著的影响,C型支架的纵向柔顺性远低于S型支架和N型支架,植入后所引起的血管整体应力水平最高;S型支架具有最好的纵向柔顺性,植入后所引起的血管整体应力水平最低。从支架与血管的相互作用以及支架纵向柔顺性的角度解释了临床中弯曲血管内支架再狭窄率较高的力学原因,为支架的临床选择及优化设计提供了重要指导作用。     

疲劳强度-寿命关系的概率密度演化方法

基于疲劳强度随加载循环次数增加不断劣化的物理事实,采用Euler描述推导出疲劳强度与随机参数联合概率密度函数满足的演化方程。采用数值求解方法,给出疲劳强度-寿命概率密度曲面（probability density S-N）,并可据此计算给定存活率的p-S-N曲线。基于疲劳试验结果的算例分析表明,疲劳强度-寿命概率密度曲面、Monte Carlo模拟及具有给定分位数参数的S-N关系三者计算的p-S-N曲线吻合良好。疲劳强度-寿命概率密度演化方法可不依赖分布假定给出S-N关系的完备概率描述。     

冠脉血管支架介入耦合系统力学行为数值模拟研究

针对冠脉支架植入术后引起的血管内再狭窄问题,开展了冠脉支架介入耦合系统力学行为的数值模拟研究。基于Ogden非线性弹性理论,构建了冠脉血管和动脉粥样硬化斑块的超弹性本构模型。通过非线性有限元法,建立了冠脉支架与狭窄血管的耦合作用模型,研究了冠脉支架在经历压握收缩、压握卸载、球囊扩张与球囊收缩等介入过程后的体内扩张性能,分析了冠脉支架的介入对狭窄血管损伤及再狭窄的力学影响因素。对比分析了S型支架和N型支架介入后狭窄冠脉血管的生物力学响应,数值计算结果表明：狭窄冠脉血管在支架支撑体波峰处存在较高的应力梯度,而且由于2种支架联接筋结构的类似性,血管内膜与斑块的应力分布规律一致。但是,N型支架的径向回弹率与轴向短缩率均小于S型支架,导致了更高的狭窄血管壁面峰值应力和应力梯度,更易于引起冠脉血管损伤造成血管内再狭窄。综上,该文提出的冠脉支架介入耦合系统力学模型,对于优化支架结构、抑制冠脉血管再狭窄问题,提供了重要的理论依据和临床参考。     

医用Mg-RE合金血管内支架的研究进展

血管内金属支架是植入人体血管管道狭窄处起支撑作用的医疗器械,其生物相容性十分重要.分析了稀土镁合金作为生物材料的优势和潜力,对Mg-RE合金的腐蚀性、生物相容性及生物可降解性能进行了综合评述;并以冠状动脉支架为应用背景,着重分析了影响血管内支架血液相容性的因素,提出了对支架进行表面改性处理以提高其血液相容性的技术路线.     

非对称荷载下疲劳强度临界值的统一公式

本文对非对称荷载下的疲劳强度临界值预测公式和疲劳寿命预测公式进行了系统深 入的研究,分析了着名的Goodman公式,Soderberg公式和Gerber公式的适用条件,建立了 一种新的疲劳强度临界值预测公式和疲劳寿命预测公式。新公式的最大优点是,对实际破坏 面的形状不做任何限制,并可使用任意疲劳寿命实验数据进行拟合。     

具有周期结构的血管支架有限元分析

用于治疗血管狭窄的血管支架是一个具有周期微结构的圆管型结构.该文分析的是管型气囊扩张式的支架,在植入血管的过程中,支架随着气囊的受压膨胀而受到内压继而发生形式为均匀膨胀的弹塑性变形.该文自行设计了一种支架,并选择适当的周期微结构即代表性单胞作为数值仿真的模型,构造了相应的周期边界条件,对上述变形过程进行了有限元分析.最后通过后处理程序得到完整支架的分析结果.结果主要包含两个方面：一是对应力和变形的预测.这对血管支架的设计以及长期服役的效果分析是至关重要的;另一个结果是给出了内压与支架直径之间的关系曲线.可为医生的植入手术提供重要参考.分析采用ABAQUS/Explicit分析模块.因为只分析一个代表性单胞就可以代替对整个支架结构的分析,所以可大大节约计算成本.     

超弹性镍钛合金血管内支架的有限元分析

镍钛合金由于其优良的机械性能和生物相容性已经被广泛的应用于生物医用领域,然而由于其超弹性为高度非线性的应力 应变关系,如何对其相关器械的性能进行分析与评价是设计人员面临的主要问题。本文介绍了有限元技术中镍钛合金材料模型的建立方法,并利用有限元软件 ANSYS8.0 分析了一种超弹性镍钛合金血管内支架的自膨胀过程。结论为支架释放后,将对支架端部血管产生较高的内应力,这容易损伤此处血管,引起血栓及内膜增生等问题;镍钛合金支架释放后,对应的应力水平只有 300MPa左右,远远小于不锈钢支架的应力值。因此,支架的柔顺性更好,对血管的刺激更小,这对于提高支架的植入效果将有很大的帮助;有限元技术可以方便的对镍钛合金器械进行模拟分析,这对于镍钛合金器械的研制与开发将有很大的帮助。     

自膨胀支架几何参数对服役影响的有限元分析

自膨胀式血管支架的成功服役主要受制作材料和支架几何参数的影响。大波段Z型支架由于其实验室制作工艺简单、便于测试、有好的临床适用性,广泛用于实验分析和有限元分析中。本文主要运用有限元法,分析了自膨式Z型支架几何参数对其力学服役的影响。通过参数化模拟对照,发现增加顶端圆弧半径、增加支撑体长度、增加圆周V型个数均会减小支架径向抗力。但是支架超出血管的尺寸对径向抗力影响不大。对支架脉动受载及易疲劳区位置进行分析表明,支架在服役时,舒张压和收缩压下平均应变和交变应变分布不一致,最先发生疲劳的位置是支架顶端圆弧内侧,受力状态是压缩。     

低温等离子体对血管内金属支架的表面改性

生物材料用于人体必须要具备生物相容性。尤其是与血液相接触的材料如血管内支架必须要具备血液相容性。材料的表面特性直接影响血液系统中是否会出现血栓。本针对金属血管内支架的表面特性、与血液的界面反应以及用于提高血液相容性的低温等离子表面改性进行了简要综述。     

冠状动脉支架纵向柔顺性能有限元分析

纵向柔顺性是支架很重要的一个力学性能,它决定了支架能否被顺利地输送到病变部位并与血管相适应.主要目的就是利用有限元法来研究支架的设计参数对柔顺性能的影响.利用多点约束单元,在支架的简化模型上均匀地加栽弯矩使支架发生弯曲变形.结果显示,S型支架的柔顺性最好,L型支架的柔顺性最差;支架支撑体宽度和波形环曲率半径对柔顺性的影响甚微;增加支架连接杆的长度能够提高支架的柔顺性,但是,增加支架连接杆的宽度或者厚度会降低支架的柔顺性.因此,有限元法对支架力学行为分析具有很大的帮助,为支架的临床选择及优化设计提供了重要指导作用.     

低温等离子体对血管内金属支架的表面改性

生物材料用于人体必须要具备生物相容性。尤其是与血液相接触的材料如血管内支架必须要具备血液相容性。材料的表面特性直接影响血液系统中是否会出现血栓。本文针对金属血管内支架的表面特性、与血液的界面反应以及用于提高血液相容性的低温等离子表面改性进行了简要综述     

静电纺丝制备小直径血管支架

静电纺丝技术是一种简便易行的新型小直径血管支架制备方法,能够形成与天然血管细胞外基质类似的纳米级三维结构———仿生天然血管细胞外基质,促进细胞黏附和增殖。介绍了静电纺丝技术制备小直径血管支架的原理以及对采用不同材料(生物高分子材料、可降解人工合成材料及复合材料)静电纺丝制备的小直径血管支架的理化性能和生物学特征进行了描述与比较,指出了静电纺丝技术制备小直径血管支架研究的热点与不足。     

冠脉支架膨胀过程的有限元模拟

在研究确定了冠脉支架的几何模型、有限元模型、材料模型、边界条件、求解控制的基础上,利用有限元法对冠脉支架的膨胀过程进行了模拟分析,并对分析结果进行了实验验证.结果表明,利用有限元法建立的力学模型可以在不考虑球囊和血管作用的情况下,较好地模拟和分析冠脉支架的实际膨胀过程.通过该方法设计制造的冠脉支架长度缩短率和狗骨头率分别达到1.31%和3.66%,与有限元分析结果吻合良好.该方法可为新型结构冠脉支架的优化设计提供依据.     

汽车悬架稳定杆连杆支架的疲劳仿真分析及结构优化

针对某型车辆常规耐久性试验过程中稳定杆连杆支架出现断裂的问题,对稳定杆连杆支架进行疲劳寿命分析和结构优化.首先运用ANSYS软件建立稳定杆连杆支架的有限元模型;然后基于静态有限元疲劳分析方法对连杆支架进行强度分析计算,并依据强度分析结果对稳定杆连杆支架进行疲劳寿命预测分析;其次根据等强梁理论对稳定杆连杆支架进行结构优化,支架截面由原来的等截面改为变截面,并对优化后的结构进行疲劳寿命预测;最后通过疲劳台架试验和裂纹断口分析,验证仿真分析结果.通过台架试验和仿真结果的对比可以得出,稳定杆连杆支架优化前后其疲劳寿命预测准确,优化后结构疲劳寿命符合预期.     

生物可降解血管支架的研究进展

血管内支架是治疗心血管疾病最有效的方法之一,普通金属支架易导致支架内再狭窄,生物可降解血管支架的暂时存留性明显降低了支架内再狭窄的发生.简述了支架的加工工艺,同时对生物可降解血管支架的研究现状进行了分类论述,包括生物可降解膜被覆金属支架、载药生物可降解膜被覆金属支架(药物涂层支架)、完全生物可降解性冠状动脉支架和载药生物可降解性冠状动脉支架.最后展望了生物可降解血管支架的发展趋势.