有限元法的血管支架柔顺性研究与优化(附件)
Cocr合金支架目前广泛应用于介入治疗，并逐步走向成熟。本课题旨在研究Cocr合金支架的结构、参数和柔顺性能的耦合关系。设计几种不同的连接筋，并控制其他变量一致，应用有限元方法分析研究Cocr合金支架在不同的连接筋下，它们的压握弯曲性能，并分析它们的柔顺性。结果表明在相同的压握条件下，连接筋呈波浪形或弯曲形的时候，支架的柔顺性能较好，而这其中S型连接筋的支架柔顺性最好，平直的连接筋，例如I型连接筋，它的柔性最差。所以血管支架当中应该优先考虑采用S型连接筋。除此之外，有限元方法为此次实验提供了可靠有效的依据。关键词: 血管支架，柔顺性，有限元法，连接筋
目录
1绪论 1
1.1课题研究的背景及介绍 1
1.1.1背景 1
1.1.2课题介绍 1
1.2血管支架的类型及发展 3
1.2.1支架的类型 3
1.2.2支架的发展 4
1.3国内外研究的现状 5
1.4课题研究的目的和意义 7
1.5血管支架的经济性和法律性 7
2材料与方法 8
2.1有限元方法介绍 8
2.2课题采取的方案 10
2.3应力应变的基本概念 10
2.4支架的材料属性 11
3模型构建 12
3.1三维实体几何模型的构建 12
3.2网格划分 14
3.3在Abaqus模型中建立有限元模型 15
4总结与分析 17
4.1支架性能参数及其影响 17
4.2应变能分析 17
4.3数据的分析总结 21
4.3.1数据分析计算 21
4.3.2分析总结 21
结论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1绪论
1.1课题研究的背景及介绍
1.1.1背景
目前支架治疗被广泛应用于治疗心血管等疾病。这些设备的高商业价值和高原型成本需要使用有限元分析来代替传统的试验和误差技术来设计和验证新模型。在本文中，我们探讨了有限元方法（FEM）的优点，以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
便从灵活性角度研究新一代支架性能。事实上，支架在输送过程中弯曲以适应血管的曲率和角度的能力是最佳支架性能的最重要的先决条件之一。开发了两种不同的FEM模型，类似于两种新一代血管内支架。主要模型尺寸通过立体显微镜获得，分析一个Cordis BXVelocity和一个Carbostent Sirius冠状动脉支架。在压握的状态下进行再进行弯曲模拟试验。 曲率指数定义为极限旋转角度总和与支架长度之间的比率，得出关于装置被输送到弯曲血管并符合其轮廓的能力的比较信息。以弯矩 曲率指数表示的结果表明两种模型的不同响应。特别是Cordis模型显示出更高的灵活性。检测到两种模型扩展配置的灵活性都较低。但是，这种灵活性取决于支柱不同部分之间的接触方式。
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图1.1 心脏动脉血管阻塞
1.1.2课题介绍
本课题主要研究的是血管支架。支架是由导线或通过切割插入动脉的激光网格制成的管，以帮助它们保持打开，使血液可以正常流动。在这里，我们主要研究的Cocr合金支架，这种材料的可塑性非常好，能够在特定温度下，根据条件变换形态。通常在插入支架之前，要先将阻塞的动脉疏通，好方便支架的进入。支架主要起到一个支撑的作用。以帮助保持重新打开的动脉的壁。虽然支架目前常用，但它们不是万能药。有时，即使使用支架，动脉仍然会堵塞和变窄。这种现象被称为“再狭窄”。最近，随着涂有特定药物的支架的引入，再狭窄减少。
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图1.2 支架植入中的球囊扩张
对支架机械性能的优化肯定能使设备本身具有更好的长期效果。在此背景下，计算流体动力学和结构分析。例如，基于有限元方法（FEM），是实现这一目标的有用工具。事实上，计算分析可以在高度控制的条件下提供大量信息，因此，可以在昂贵的原型制造之前筛选不同的和竞争性的冠状动脉支架设计替代方案。另一方面，由于缺乏能够处理现实生活中支架行为的复杂性且通常特设的数值方法，迄今为止，设计人员仅在原型制造之后使用计算分析来提供对典型支架性能的进一步理解。因此，关于支架模拟充分发挥潜力所必需的数字代码的关键要求是开发出能够模拟真实支架扩张，反冲，灵活性，与人体血管相互作用的准确高效算法等等。因此，本文研究了有限元法的潜力以确定支架弹性。事实上，灵活性是冠状动脉支架的先决条件之一：
它是弯曲的能力，以适应在支架展开后递送支架并与血管吻合所需的转角或角度。这些特性与支架的可跟踪性相关，其指的是系统围绕导丝朝远侧前进的能力，同时沿着导管尖端沿着导管的路径（其可包括窄的曲折通道）。在科学文献中提出了一些实验方法，目的在于评估血管内支架的力学性能，其中还研究了柔韧性。对于这些研究，他们是基于不同设计的一种定量比较。 关于数值研究，文献非常稀少。Etave等人提出了关于冠状动脉支架灵活性的唯一研究。在理想的管状和线圈支架中。
在我们的论文中，FEM被用于研究和比较两种新一代球囊扩张式冠状动脉支架的灵活性，无论是扩张型还是非扩张型。这种方法可以很容易地应用于大多数冠脉支架设计。
1.2血管支架的类型及发展
1.2.1支架的类型
到目前为止，已经有不计其数的支架种类。但细细归纳起来就那几类。它的分类是依据拓展方式，支架的材质，表面的处理情况，以及图案情况等来进行划分的。
按照支架不同,支架可分为气球扩张,扩张的类型。在气球上有一个支架的东西叫做气球膨胀。那他是如何将支架送到血管处的呢?答案就是采用一根导管将其安全地送入。通过加压和充气气球，支架是塑料变形的。它会随着血管的形状做出相应的调整。这种支架的应用还算比较广泛。
在空气释放后，它仍处于开放的扩张状态。为了便于扩张后的气球形成，支架应具有低屈服应力，高弹性模量。这样就能够使它具有足够的力量来支持它。因此，在气体释放后，他会产生一个冲力。这个冲力会将血管运输到病变血管处，称为自我扩张支架。通常，支架的直径一般去1.6mm~1.9mm，长度选取范围为8mm36mm。
目录
1绪论 1
1.1课题研究的背景及介绍 1
1.1.1背景 1
1.1.2课题介绍 1
1.2血管支架的类型及发展 3
1.2.1支架的类型 3
1.2.2支架的发展 4
1.3国内外研究的现状 5
1.4课题研究的目的和意义 7
1.5血管支架的经济性和法律性 7
2材料与方法 8
2.1有限元方法介绍 8
2.2课题采取的方案 10
2.3应力应变的基本概念 10
2.4支架的材料属性 11
3模型构建 12
3.1三维实体几何模型的构建 12
3.2网格划分 14
3.3在Abaqus模型中建立有限元模型 15
4总结与分析 17
4.1支架性能参数及其影响 17
4.2应变能分析 17
4.3数据的分析总结 21
4.3.1数据分析计算 21
4.3.2分析总结 21
结论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1绪论
1.1课题研究的背景及介绍
1.1.1背景
目前支架治疗被广泛应用于治疗心血管等疾病。这些设备的高商业价值和高原型成本需要使用有限元分析来代替传统的试验和误差技术来设计和验证新模型。在本文中，我们探讨了有限元方法（FEM）的优点，以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
便从灵活性角度研究新一代支架性能。事实上，支架在输送过程中弯曲以适应血管的曲率和角度的能力是最佳支架性能的最重要的先决条件之一。开发了两种不同的FEM模型，类似于两种新一代血管内支架。主要模型尺寸通过立体显微镜获得，分析一个Cordis BXVelocity和一个Carbostent Sirius冠状动脉支架。在压握的状态下进行再进行弯曲模拟试验。 曲率指数定义为极限旋转角度总和与支架长度之间的比率，得出关于装置被输送到弯曲血管并符合其轮廓的能力的比较信息。以弯矩 曲率指数表示的结果表明两种模型的不同响应。特别是Cordis模型显示出更高的灵活性。检测到两种模型扩展配置的灵活性都较低。但是，这种灵活性取决于支柱不同部分之间的接触方式。
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图1.1 心脏动脉血管阻塞
1.1.2课题介绍
本课题主要研究的是血管支架。支架是由导线或通过切割插入动脉的激光网格制成的管，以帮助它们保持打开，使血液可以正常流动。在这里，我们主要研究的Cocr合金支架，这种材料的可塑性非常好，能够在特定温度下，根据条件变换形态。通常在插入支架之前，要先将阻塞的动脉疏通，好方便支架的进入。支架主要起到一个支撑的作用。以帮助保持重新打开的动脉的壁。虽然支架目前常用，但它们不是万能药。有时，即使使用支架，动脉仍然会堵塞和变窄。这种现象被称为“再狭窄”。最近，随着涂有特定药物的支架的引入，再狭窄减少。
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图1.2 支架植入中的球囊扩张
对支架机械性能的优化肯定能使设备本身具有更好的长期效果。在此背景下，计算流体动力学和结构分析。例如，基于有限元方法（FEM），是实现这一目标的有用工具。事实上，计算分析可以在高度控制的条件下提供大量信息，因此，可以在昂贵的原型制造之前筛选不同的和竞争性的冠状动脉支架设计替代方案。另一方面，由于缺乏能够处理现实生活中支架行为的复杂性且通常特设的数值方法，迄今为止，设计人员仅在原型制造之后使用计算分析来提供对典型支架性能的进一步理解。因此，关于支架模拟充分发挥潜力所必需的数字代码的关键要求是开发出能够模拟真实支架扩张，反冲，灵活性，与人体血管相互作用的准确高效算法等等。因此，本文研究了有限元法的潜力以确定支架弹性。事实上，灵活性是冠状动脉支架的先决条件之一：
它是弯曲的能力，以适应在支架展开后递送支架并与血管吻合所需的转角或角度。这些特性与支架的可跟踪性相关，其指的是系统围绕导丝朝远侧前进的能力，同时沿着导管尖端沿着导管的路径（其可包括窄的曲折通道）。在科学文献中提出了一些实验方法，目的在于评估血管内支架的力学性能，其中还研究了柔韧性。对于这些研究，他们是基于不同设计的一种定量比较。 关于数值研究，文献非常稀少。Etave等人提出了关于冠状动脉支架灵活性的唯一研究。在理想的管状和线圈支架中。
在我们的论文中，FEM被用于研究和比较两种新一代球囊扩张式冠状动脉支架的灵活性，无论是扩张型还是非扩张型。这种方法可以很容易地应用于大多数冠脉支架设计。
1.2血管支架的类型及发展
1.2.1支架的类型
到目前为止，已经有不计其数的支架种类。但细细归纳起来就那几类。它的分类是依据拓展方式，支架的材质，表面的处理情况，以及图案情况等来进行划分的。
按照支架不同,支架可分为气球扩张,扩张的类型。在气球上有一个支架的东西叫做气球膨胀。那他是如何将支架送到血管处的呢?答案就是采用一根导管将其安全地送入。通过加压和充气气球，支架是塑料变形的。它会随着血管的形状做出相应的调整。这种支架的应用还算比较广泛。
在空气释放后，它仍处于开放的扩张状态。为了便于扩张后的气球形成，支架应具有低屈服应力，高弹性模量。这样就能够使它具有足够的力量来支持它。因此，在气体释放后，他会产生一个冲力。这个冲力会将血管运输到病变血管处，称为自我扩张支架。通常，支架的直径一般去1.6mm~1.9mm，长度选取范围为8mm36mm。
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