镁合金冠脉支架扩张力学性能模拟研究

支架的扩张性能及力学性能是手术成功与否的重要因素之一。利用有限元方法仿真模拟分析了镁合金支架体外耦合扩张过程,重点研究不同支架初始直径、支撑体长度和周向个数对扩张性能及力学性能的影响,以达到结构优化的目的。结果显示,减小支架初始直径,支架应力应变分别降低3.94%和16.59%;增加支架支撑体长度,支架应力应变分别降低15.76%和49.50%;增加周向支撑体个数,支架应力应变分别下降8.97%和31.78%;改变3个结构参数均可以有效降低支架应力应变,其中支撑体长度的影响较大。通过支架的扩张性能及力学性能分析出支架最优结构,为将来镁合金支架的设计优化提供重要参考依据。     

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.     

CoCr合金冠脉支架扩张变形的生物力学性能研究

通过非线性有限元方法研究了冠脉支架扩张过程的变形机理和生物力学性能。在不考虑血管壁和斑块的作用下,研究支架压握收缩、自由扩张和卸载过程中的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种支架的轴向缩短率、扩张均匀性、径向反弹率、径向支撑力和柔顺性等生物力学性能参数,并与实验测试数据进行了分析比较,数值结果与扩张实验数据吻合较好。模拟方法为冠脉支架的优化设计及性能评估提供了科学的依据。     

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。     

镁合金冠脉支架柔顺性能的模拟研究

柔顺性是冠脉支架很重要的一个力学性能,它决定了支架的输送性及血管内支架的适应性。利用有限元法对6种不同结构的镁合金冠状动脉支架进行模拟分析,主要研究其不同连接体结构对支架柔顺性能的影响。结果显示,在压握状态下,不同连接体结构对支架柔顺性能影响较大,其中S型支架柔顺性较好,直杆L型支架柔顺性较差;在扩张状态下,连接体和支撑体个数相同时主要取决于连接体的结构;无论是在压握状态还是扩张状态下,有圆弧形的连接体的支架柔顺性要优于直杆形连接体的支架。关于支架柔顺性能的模拟结果,为今后镁合金冠脉支架的结构优化设计和临床选择起到了指导作用。     

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.     

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.     

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。     

基于Micro-CT的骨支架有限元模型的建立及生物力学分析

采用选择性激光烧结快速成形方法制备β-磷酸三钙生物陶瓷支架,对其进行Micro-CT扫描,Mimics13.0软件中重建三维实体模型,在Abaqus6.7中对有限元模型进行计算分析。弹性模量取值范围为1.617-4.708Gpa,Von Mises应力分布类似真实骨,能够满足骨组织工程支架基本要求。     

全降解冠脉支架研究进展

血管支架是指在管腔球囊扩张成形或自身膨胀的基础上,在病变段置入内支架以达到支撑狭窄闭塞段血管,减少血管弹性回缩及再塑形,保持管腔血流通畅的目的。自1987年第一次被用于治疗心血管疾病,心血管支架经历了巨大的发展,至今为止已经有40种不同类型的商业支架,还有更多的在研究中。心血管支架的迅速发展主要在于它们成功地扩张了血管官腔,减少了再狭窄率,比单纯的血管成形术减少了局部缺血引起的并发症[1]。     

冠脉支架表面聚醚聚氨酯涂层的制备工艺及性能研究

利用浸涂方法在不锈钢冠脉支架表面制备出聚醚聚氨酯涂层.针对冠脉支架复杂的网状结构,对制备工艺进行了研究.结果表明,该涂层具有完整无缺陷的表面形貌,低的表面粗糙度,满足要求的力学性能,并保持了聚醚聚氨酯的微相分离结构,从而保证了良好的血液相容性.本项研究为探索简便而有效的支架表面涂层制备工艺奠定了基础.     

半骨盆重建的生物力学研究

骨盆是人体骨骼结构中的重要组成部分,能够传递人体上部与下肢载荷,保护盆腔内部脏器,在人体日常活动中起到重要作用。然而,由于骨肿瘤和外因性事故等因素造成骨盆损伤后,需要切除损伤部位并进行骨盆重建。半骨盆假体置换技术,作为生物医用植入器械的重要组成部分、矫正外科学的新兴技术,已成为治疗骨盆区域肿瘤切除、外因性骨盆破碎等疾病中骨盆环重建的重要支撑技术,能够帮助患者恢复骨盆的基本功能,是确保人类生存与健康的重要生物医用植入技术。     

球囊扩张式血管支架介入对弯曲血管的生物力学损伤研究

构建了球囊扩张式血管支架介入系统的非线性有限元模型,考虑了血管斑块类型对其本构模型的影响,分析了A型与B型血管支架在血管狭窄率-24%、40%、50%,曲率半径-6 mm、10 mm、20 mm,狭窄血管的壁面应力分布规律,研究了血管支架构型、狭窄血管几何参数和血管生物力学损伤的关系。数值分析结果表明,血管壁面应力随着狭窄率的增加而显著升高,随着血管曲率半径的增加而下降相对平缓;但是,扩张加载阶段的血管壁面应力显著高于卸载阶段,易于引起血管斑块的脆性断裂引起血管生物力学损伤。由于A型血管支架相对于B型血管支架具有纵向柔顺性更优的联接筋构型,导致A型血管支架引起的血管壁面应力低于B型支架,因而降低了A型血管支架对于血管的生物力学损伤。     

骨盆周围肌肉力对骨盆生物力学的研究

基于人体骨盆CT数据,采用逆向建模创建骨盆三维几何模型,通过有限元分析软件建立骨盆三维有限元模型,探讨肌肉力对骨盆受载荷后生物力学特性的影响。研究发现,在添加肌肉力后,骨盆应力峰值降低约6%,两侧髂骨处位移减少约28%,骨盆环上髂骨各点应力降低,而骶骨处各点应力呈增加趋势。骨盆周围的肌肉力增加了骨盆的稳定性,降低了骨盆中的应力集中现象,使应力分布更加均匀,能更好地模拟骨盆生理解剖结构特点。     

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.     

不锈钢焊接截面简支梁非线性变形性能研究

为研究不锈钢梁非线性变形性能,对5根不锈钢焊接工字形截面梁开展三点弯曲加载试验。建立了考虑不锈钢材料非线性、构件几何初始缺陷和截面焊接残余应力的有限元模型,根据试验结果对数值模型的准确性进行验证。基于验证的有限元模型,对中国CECS 410《不锈钢结构技术规程》和Real-Mirambell建议的不锈钢梁挠度计算方法进行分析。在此基础上,根据平截面假定和不锈钢应力–应变关系曲线,提出不锈钢梁截面屈服弯矩M_0.2的简化计算公式;考虑截面焊接残余应力对梁初始变形刚度的不利影响,提出针对不同材料牌号梁变形刚度的折减系数建议取值,对CECS 410和Real-Mirambell的挠度计算方法进行修正。分析结果表明,修正公式能够准确合理地计算不锈钢焊接工字形梁的挠度。     

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。     

声学材料耦合声场模拟研究

本文根据阻尼声学材料声管测试环境的物理模型,采用Virtual lab-acoustics对常压下阻尼声学材料以及声性能测试环境——声管进行了模拟建模,建立了声振耦合的有限元模型,可以有效指导阻尼声学材料声学设计和性能预测。     

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。