可降解聚合物血管支架扩张性能分析及结构优化

发布时间：2017-06-26 14:00

  本文关键词：可降解聚合物血管支架扩张性能分析及结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来心脑血管的发病率逐年上升,作为心脑血管疾病微创介入医疗的主要器材,血管支架尤其是可降解聚合物血管支架的研究受到越来越多的关注。与传统支架相比,可降解聚合物血管支架的优势在于：支架降解后血管可恢复正常收缩,有利于血管重塑。但其材料刚度相对较弱,支撑性能相对较差,制约了可降解聚合物血管支架发展。本硕士论文对可降解聚合物血管支架扩张性能进行分析并对其结构进行优化设计。本文中的理论研究成果和技术实现方法,可为聚合物血管支架优化设计提供参考。首先,提出了一种可降解聚合物血管支架的结构。采用v型连接筋设计,有效地提高了支架的柔顺性;同时为保证支架的长期抗血凝效果,支撑单元采用了矩形截面设计。该支架在保证材料覆盖率维持在合理的范围之内的前提下,拥有较好的支撑性能力。其次,采用有限元分析方法,模拟聚合物血管支架的扩张过程,分析支架的扩张性能。模拟结果表明该支架具有较好的扩张性能。在扩张过程中没有出现支撑单元过大变形,但在扩张回弹过程中仍然存在较大的径向弹性回缩和轴向缩短。再次,为了进一步改善支架的扩张性能,将kriging代理模型优化算法引入支架结构设计,结合有限元计算,对支架进行了单目标优化设计。以支架结构的关键几何尺寸为设计变量,分别以减小支架扩张过程中的径向弹性回缩和轴向缩短为目标对支架进行了单目标优化设计,降低了支架的径向弹性回缩率和轴向缩短率。然后,讨论了设计变量分别对支架径向弹性回缩和轴向缩短的影响,揭示了支架几何尺寸对于径向弹性回缩回缩和轴向缩短的影响规律。最后,同时考虑支架扩张性能的多个设计指标,提高支架扩张的综合力学性能,结合工程优化设计思想,采用代理模型优化设计技术,以支架关键几何尺寸为设计变量,以同时减小支架的径向弹性回缩和轴向缩短为优化目标,对支架进行多目标优化设计。优化后,支架的径向弹性回缩和轴向缩短都得到了较大幅度减小,支架的综合扩张性能得到了提高。
【关键词】：血管支架 可降解聚合物 有限元分析 kriging代理模型 优化设计
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;R743
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 研究背景与意义9-15
• 1.1.1 血管疾病治疗方法9-11
• 1.1.2 血管支架发展历史11-13
• 1.1.3 血管支架分类与特点13-15
• 1.2 国内外研究概况15-18
• 1.2.1 血管支架力学性能有限元分析16-18
• 1.2.2 存在问题18
• 1.3 本文研究内容18-20
• 2 可降解聚合物血管支架扩张过程有限元分析20-35
• 2.1 血管支架结构设计20-24
• 2.1.1 血管支架结构介绍20-21
• 2.1.2 支架结构性能指标21-22
• 2.1.3 血管支架结构设计22-24
• 2.2 血管支架扩张过程有限元分析24-28
• 2.2.1 有限元计算模型25-26
• 2.2.2 材料属性及单元特性26-27
• 2.2.3 网格划分27
• 2.2.4 载荷及边界条件27-28
• 2.3 计算结果与讨论28-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 血管支架的单目标优化设计35-57
• 3.1 支架径向弹性回缩优化设计35-49
• 3.1.1 优化问题定义35-36
• 3.1.2 优化方法36-43
• 3.1.3 优化结果43-49
• 3.2 支架轴向缩短优化设计49-56
• 3.2.1 优化问题定义49
• 3.2.2 优化算法49-50
• 3.2.3 优化结果50-56
• 3.3 本章小结56-57
• 4 血管支架的单目标优化设计57-66
• 4.1 优化问题定义57-58
• 4.2 优化方法58-60
• 4.3 优化结果60-65
• 4.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71-72

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本文编号：486351