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。     

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。     

不锈钢冠脉支架耦合扩张变形生物力学性能的模拟研究

利用非线性有限元方法仿真模拟不锈钢(SUS-316L)3种不同结构冠脉支架动静态耦合扩张过程和生物力学性能。研究支架在压握收缩、自由扩张、卸载过程以及脉流循环变应力持续作用过程中有限元模型的网格划分、材料本构模型建立、边界条件、载荷定义和接触处理等关键技术。根据有限元计算结果得到了3种支架在耦合扩张过程中最大等效应力为807.9MPa,最大塑性应变为0.208;3种支架的轴向缩短率、径向反弹率、扩张不均匀性都在13%以内,静态安全系数1.3,动态安全系数1.1;并与实验测试数据进行分析比较,理论分析与体外扩张实验结果吻合较好,误差在7%以内,验证了有限元模拟的准确性和合理性。本文的模拟方法为冠脉支架的优化设计、新产品开发以及临床评估提供了科学的依据。     

可降解金属血管支架研究进展

随着心血管疾病治疗技术的发展,各种金属血管支架作为治疗心血管疾病的最有效器械之一,已经越来越受到人们的关注。重点介绍了目前研究最广泛的2类可降解金属血管支架材料:镁基合金和铁基合金。总结了这2类血管支架用可降解金属材料的研究进展,血管支架器械的动物试验和临床试验研究成果。归纳了可降解金属血管支架的有限元结构设计、应力分析、体内体外降解性能和生物相容性等需要重点考虑的属性。指出了可降解金属血管支架目前存在的不足,并对可降解金属血管支架未来的研究方向和发展前景进行了展望。     

冠状动脉支架设计参数对支架弹性回弹性能的影响

冠状动脉支架作为经皮穿刺冠状动脉成形术中保持病变血管畅通的核心器件,其低的弹性回弹性能已作为新一代冠脉支架所应具有的重要力学特征。依据冠脉支架回弹性能的实际测试原型,建立了具有代表性的通用支架有限元模型,并利用此方法研究了冠脉支架设计参数对支架弹性回弹性能的影响。结果显示,支架波形环高度和花冠数在所有研究参数中对回弹性的影响最为显著,增加支架筋宽或者筋厚通常能够降低支架回弹率,但是,增加支架波形环高度或者波形环曲率半径通常会提高支架回弹率。此外,增加支架花冠数也会提高支架的回弹率。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。     

管材属性对血管支架行为及支架制造性能影响

对介入治疗血管支架所用薄壁管材属性进行了评述,系统研究了管材属性对血管支架行为和制造性能的影响,提出了评价血管支架用管材的关键属性和指标.     

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.     

球囊扩张式冠脉支架扩张变形机理的数值方法研究

通过非线性有限元方法,建立了球囊扩张式冠脉支架自由扩张和狭窄血管体内扩张的数值计算模型。针对两种不同联接筋结构的冠脉支架,分析了S型和N型支架的自由扩张性能和介入狭窄血管后的体内扩张性能,研究了支架结构对血管组织机械损伤的影响机理。数值模拟结果表明,在自由扩张阶段,S型和N型支架变形均匀,两种支架的径向回弹率和轴向短缩率趋于一致,并且具有良好的扩张均匀性与一致性,有利于支架扩张狭窄血管和在血管内的精确定位。在体内扩张阶段,由于狭窄血管的约束作用,S型和N型支架的径向回弹率均高于自由扩张阶段,轴向短缩率均低于自由扩张阶段;但是S型支架介入狭窄血管后的径向回弹率和轴向短缩率略高于N型支架,引起了更低的血管应力水平和应力梯度,减少了血管组织的机械损伤,降低了支架介入术后的血管内再狭窄率。综上,提出的计算模型对于冠脉支架的生物力学性能评估、结构优化设计与介入术后的血管损伤评价提供了重要的理论依据。     

可生物降解镁合金血管支架管坯的材料制备及成形研究进展

对可生物降解镁合金血管支架的研究现状进行了综述。镁合金作为新型可降解物材料成为了研究热点,其中血管支架是其最有前景的应用方向之一。镁合金微细管材成形困难及镁合金血管支架腐蚀速率过快,是制约其大规模临床应用的2个主要因素。作者介绍了近期国内外的相关研究,包括改善镁合金力学性能,以及为提高成形极限采取的新成形方法,为提高镁合金耐腐蚀性而采取的各种处理方法等。     

力、电、热作用下晶内微裂纹的演化

基于表面扩散的经典理论及其弱解描述,对曲率、力、电和热共同作用下金属材料内部晶内微裂纹的演化进行了有限元分析。详细讨论了微裂纹初始形态、电场大小、应力大小和电致生热对微裂纹演化的影响。结果表明：对于形态比为的微裂纹,存在一临界电场值和临界应力值。当且时,微裂纹逐渐圆柱化;当或时,微裂纹分节为上、下或左、右两个小裂纹。热应力可减小的值,即有利于微裂纹分节。同时热应力可加快微裂纹的漂移速度,缩短分节时间。     

多场诱发表面和晶界扩散下沿晶微裂纹的演化

基于表面扩散和晶界扩散的经典理论及其弱解描述,对应力迁移、电迁移诱发表面扩散和晶界扩散下金属材料内部沿晶微裂纹的演化进行了有限元分析。详细讨论了扩散系数之比f、应力场Λ、电场χ 和形态比β 对沿晶微裂纹演化的影响。结果表明：多场下的沿晶微裂纹存在分节与不分节两种演化分叉趋势。f和χ 有助于沿晶 微裂纹扩展,而Λ阻碍沿晶微裂纹扩展。裂腔分节时间随着Λ的增大而逐渐减小,而随着β 的增大而增大。当相似文献