冠状动脉支架纵向拉伸变形行为有限元分析

纵向强度是冠状动脉支架的一项重要力学性能,因强度不足而导致的支架纵向变形行为已成为经皮冠状动脉支架介入术最严重的并发症之一。运用有限元方法系统地分析了支架的扩张尺度、拉伸力的作用点位置和支撑单元之间的周向连接单元数量与形状对支架纵向拉伸变形行为的影响。结果显示,在支架结构设计参数中,连接单元的数量对支架纵向拉伸变形行为影响最大,增加连接单元的数量可以提高支架抵抗变形能力。连接单元形状对支架纵向拉伸变形行为影响次之,当支架的纵向变形位移为0.5mm且将连接单元形状由S型转换为L型时支架纵向强度可以提高50%。对于同一种连接单元类型的支架,扩张尺度越大的支架越容易发生纵向变形。同时,结果显示支架远端与近端端部比支架中部更容易发生纵向变形。合理调整支架的设计参数可以有效改善支架的纵向拉伸变形行为,所得结论有助于支架设计师优化支架的结构设计以降低支架纵向变形程度。     

不锈钢冠脉支架的激光切割工艺研究

利用自行研制的激光精密加工设备,对316L不锈钢冠脉支架的激光切割工艺进行了研究。通过分析影响316L不锈钢切割质量的主要因素,包括激光参数、辅助气体、喷嘴位置、切割速度等,优化确定了一组激光切割316L不锈钢冠脉支架的工艺参数:激光波长1.064μm,聚焦光斑直径20μm,脉宽10μs,重频1000Hz,平均功率12W,单脉冲能量12mJ,氧气压力0.3MPa,喷嘴高度0.7mm,冷却水流量0.2L/min,切割速度35cm/min。在该优化参数下,切割得到的冠脉支架的切口质量、均匀性得到了明显的改善和提高,但仍需后续工艺对其表面质量进行进一步的改善,提高其柔顺性和生物相容性。     

316L不锈钢冠脉支架制造工艺的研究

研究了激光精细雕刻冠状动脉血管支架的制造工艺,对冠脉支架结构设计原则、激光精细雕刻加工参数、热处理工艺进行了探讨.并给出一种冠脉支架结构,进行切割实验,分析了影响切口质量因素及真空热处理工艺、电化学工艺对冠脉支架样品质量的影响.     

316L不锈钢冠脉支架光亮热处理的研究

为实现316L不锈钢冠脉支架光亮热处理,搭建了高真空热处理平台;调整热处理加热电压、加热电流、加热温度、保温时间,确定了高真空热处理工艺参数动态真空度3X10-3～5×10-3Pa;氩气保护流量10mL/min;热处理温度1020～1040℃;加热电压150V;电流15A,保温时间30s;探讨了加热温度与保温时间对冠脉支架组织性能影响,通入辅助气体快速冷却避免进入不锈钢敏化区间,同时引入金属网以获得光亮热处理样品.     

冠状动脉支架激光精密切割

系统地研究了影响冠脉支架激光精细雕刻切口质量的因素,包括激光器切割工艺参数:波长1064nm,光斑直径2～3mm,脉宽12～15μs,脉冲频率1000～1200Hz,平均功率15W,脉冲能量10～15mJ;切割速度:30cm/min;辅助气体O2压力0.2～0.4MPa;喷嘴与工件表面距离L=4.09mm.建立了激光切割过程温度场的数学模型.结果表明冠脉支架筋宽理论值与实际切割值存在±0.01mm误差,由阿贝-赫梅特判据判定激光切割系统存在周期性系统误差.确定了316L不锈钢冠脉支架Nd-YAG激光器精细加工工艺参数,实现了冠状动脉支架精度为0.01mm的激光精密切割.     

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.     

大波段Z形镍钛自膨胀支架的植入压缩和脉动服役行为的有限元分析

超弹性镍钛合金支架在植入前的大幅度压缩和脉动受载过程对支架的安全性有重要影响。大幅度压缩会使支架局部产生较大的应变,当此应变超出了材料的应变极限时会使材料发生永久性变形。支架植入体内后,血管的脉动会使支架受到周期的压缩载荷,并形成疲劳循环。针对大波段Z形支架,运用有限元法分析了支架V形连接弧半径和支撑筋长度对支架压缩过程和脉动循环过程受力的影响。结果表明,支架在植入压缩和脉动服役时,V形连接弧内侧受压缩,外侧受拉伸;增加支架支撑体长度和连接弧半径均使支架的压缩应变减小并使其耐疲劳性增加。另外在评价支架安全性时,不仅要分析支架的长期耐疲劳性,也要考虑其在植入前大幅度压缩时的受力情况。     

Ti和TiO2薄膜在血管支架表面附着状况的研究

采用非平衡磁控溅射法在316L不锈钢制成的血管支架表面制备Ti以及TiO2薄膜,初步研究了Ti薄膜厚度、TiO2薄膜沉积速率对薄膜在血管支架表面附着状况的影响.结果表明,支架表面较薄的Ti薄膜附着状况较厚的Ti薄膜好;低沉积速率制备的TiO2薄膜在支架表面附着状况好于高沉积速率制备的TiO2薄膜;对于Ti/TiO2复合薄膜,Ti层厚度过大不利于Ti/TiO2复合薄膜在支架表面附着.     

个性化冠状动脉支架轴向缩短性能有限元分析

轴向缩短性是个性化冠脉支架很重要的一个力学性能,它决定了支架长度的选用及定位的精确度。以个性化冠脉支架为研究对象,利用有限元方法研究它的设计参数及膨胀直径对轴向缩短性的影响。结果显示,L型支架缩短性最好,M型支架缩短性最差;支架波形环高度和膨胀直径对轴向缩短性的影响比较显著,增加波形环高度能够降低支架缩短率,但是,增加支架的膨胀直径却会提高支架的缩短率;此外,支架的筋宽、筋厚、波形环曲率半径、连接杆长度对缩短性虽有一点影响,但影响甚微。因此,有限元法对个性化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。     

316L不锈钢在氯离子环境中的腐蚀行为

为了研究316L不锈钢在含Cl-环境中的腐蚀行为,采用浸泡和电化学相结合的方法,研究了其在不同Cl-浓度溶液中不同浸泡时间的腐蚀行为,采用扫描电镜(SEM)观察了腐蚀形貌.结果表明:316L不锈钢在含Cl-环境中的点蚀程度与Cl-浓度密切相关,随着Cl-浓度的增加,点蚀程度先增大后减弱,当Cl-浓度为3％时,点蚀最严重,当Cl-浓度超过3％时,点蚀减缓;316L不锈钢在NaCl溶液中钝化膜的形成是缓慢的,膜结构具有不完整性,为点蚀的孕育、萌生提供了结构条件,而点蚀一旦形成,在自催化作用下继续发展;316L不锈钢在含Cl-体系中的腐蚀行为是Cl-浓度与溶解氧含量两因素共同作用的结果,溶液中Cl-含量的增加一方面为加速腐蚀提供了物质条件,促进腐蚀;另一方面减少了介质中溶解氧的含量,抑制了腐蚀,两者的综合作用使腐蚀得以控制.     

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.     

孪生诱发塑性钢实体膨胀管膨胀有限元分析

孪生诱发塑性（twinning induced plasticity,TWIP）钢作为一种具有高强韧性的先进钢铁材料,鲜有文献报道其用于膨胀管的膨胀力学有限元分析．为了获得TWIP钢膨胀管的膨胀过程及膨胀后的力学状态、不同壁厚TWIP钢膨胀套管的理论膨胀极限及壁厚对其膨胀的影响,采用ANSYS有限元分析技术建立了可膨胀套管膨胀过程的力学模型,以TWIP钢作为套管的膨胀模型对象,对不同壁厚的 219.075 mm实体膨胀套管在25 ℃时的不同膨胀率的膨胀过程进行了有限元分析．分析结果表明：壁厚对膨胀前后套管最大等效应力分布的影响不大;不同壁厚膨胀套管膨胀后残余应力沿轴向的分布规律基本一致,残余应力的峰值随膨胀套管壁厚的增加而略有上升;相同壁厚的TWIP钢理论膨胀极限较传统膨胀管用钢大5%～10%．从分析结果可以得出,大膨胀率膨胀管用TWIP钢较其他传统膨胀管用钢（J55钢等）具有较大的优势,因此对TWIP钢膨胀管力学有限元分析具有重要的意义．     

钢煤斗结构的有限元分析

通过对一个钢筋混凝土和钢煤斗的混和结构进行有限元分析,参照结构的实际破坏特征,找出破坏的原因,提出对该类结构设计有益的结论。采用了两种有限元软件,将分析结果进行了比较。讨论在兼顾准确和简洁的前提下如何建模和分析。同时也比较了几种建模方法的优劣,提出对有限元分析有参考价值的建议。     

冠脉支架用Co-Cr合金L605管材的特性

详细综述了Co-Cr合金L605管材的力学性能和功能特性,介绍了新一代支架材料Co-Cr合金的发展历程.通过对比316L和其他牌号Co-Cr合金物理、机械和功能特性,突显了L605的优越性.评价了加工过程参数对性能的敏感性,论述了优化支架行为表现所需要性能的途径,介绍了L605合金支架的显微组织特征.     

无镍不锈钢冠脉支架力学行为的有限元模拟

以无镍不锈钢为支架材料,以冠脉支架结构为研究对象,对其压缩和扩张过程中的力学行为和柔顺性能进行了模拟计算,研究了支架压握并扩张后的轴向回弹率、径向回弹率以及不同端部网丝宽度支架的变形行为,计算出支架的弯矩-挠度曲线及支架的柔软度。结果表明,所研究的无镍不锈钢支架具有较小的轴向与径向回弹率,在变形过程中表现出良好的弹性弯曲变形性能。     

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。