基于ANSYS软件血管支架的有限元分析

发布时间：2019-08-26 17:00

【摘要】：本文采用UG8.0建立支架和血管模型,将所需模型导入到有限元分析软件ANSYS中进行分析。得到支架置入血管的速度、切应力、压力等各项参数,进行分析之后得出结论。ANSYS软件模拟的结果表明,支架置入之后,支架处的血流速度会变缓,速度波动较小,流动相对较稳定。血液流经支架时,压强会逐渐变小,但变化范围不大。支架处的切应力基本不变。总的来说,支架对血液的流动影响很小,能较好地实现其功能。
【图文】：

矩形图,支架,矩形,圆形

不锈钢材料的支架会产生缝隙或摩擦腐蚀、疲劳腐蚀破裂等。钴－铬（Ｃｏ－Ｃｒ）合金耐腐蚀性较好，但钴可能会引起邻近组织钴离子含量的增加，进而导致过敏反应。镍－钛（Ｎｉ－Ｔｉ）合金在临床中应用最广泛，具有良好的耐腐蚀性和强韧性，钛合金支架的磁性小，耐腐蚀性强，不透射线性较好，但Ｎｉ离子具有致癌作用，不能长期使用。皇甫强等［１５］在研究中指出，钛合金支架有缠绕型支架、网状支架、管状支架三种类型。１．１．３支架丝截面形状传统的支架丝的截面为圆形或矩形，如图１所示，血液流入和流出瘤腔的流阻相同。杨春燕等［１６］利用数值模拟的方法通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立三角形截面裸支架，得出三角形截面支架可以使血液流入时的流阻大于血液流出时的流阻，进而降低瘤腔内压力，起到治疗效果的结论。曾X等［１７］发现三角形支架在削弱壁面切应力大孝降低壁面切应力波动性方面的效果更显著。图１传统截面的支架（ａ）圆形；（ｂ）矩形Ｆｉｇ．１Ｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｅｎｔ（ａ）ｃｉｒｃｕｌａｒ；（ｂ）ｒｅｔａｎｇｌｅ通过对Ｗａｌｌｓｔｅｎｔ和Ｔｒｉｓｔａｒ两种支架的研究，Ｋｉｍ等［１８］发现，矩形截面的支架具有较强的支撑性１００５

支架,三维模型

复放置多个支架。１．１．４其他因素此外，支架的治疗效果还与支架的结构（网格状、螺旋状）、支架放置位、支架的连接、支架的伸缩性、局部血流动力学等因素有关。支架通透率是支架丝面积与支架总面积的比值或者是血液通过支架的比率。乔爱科等［７］通过对血管内支架的研究，指出支架通透率对血流动力学存在影响。１．２血管内支架的设计尺寸及三维实体模型本文根据血流动力学以及血管的结构形状尺寸等，利用建模软件ＵＧ８．０建立了血管模型以及支架的三维实体模型。支架采用的是菱形结构，如图２所示。图２支架三维模型Ｆｉｇ．２Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｓｔｅｎｔ２血管支架的有限元分析支架在人体内会受到血管的交变压力以及弯曲、扭曲等各种外力影响，通过实验验证支架机械性能的方法效率低、速度慢，不能满足要求，这使有限元分析技术有了极大的应用。通过对支架结构进行有限元分析，可以知道支架的应力分布情况，对应力过于集中的部位可采取措施进行结构优化，然后重新进行有限元分析，看是否达到预期目标。通过合理设计参数及范围，有限元分析程序可为我们找到最佳参数，从而加快研发进程。２．１前处理前处理共分为以下几个步骤：（１）建立血管和支架模型；依据动脉血管的实际尺寸，取血管内径３０ｍｍ、壁厚２ｍｍ、长度１００ｍｍ，支架外径２９．８ｍｍ、厚度０．０５ｍｍ、长度４０ｍｍ，使血管内表面与支架外表面接近无缝配合，对血管起支撑作用。（２）导入已经建好的支架、血管等模型到ＡＮＳＹＳ软件中。（３）定义单元类型为Ｓｏｌｉｄ１８６单元。Ｓｏｌｉｄ１８６是一个高阶３维２０节点
【作者单位】：上海理工大学医疗器械与食品学院;
【分类号】：R54;R318.11

【参考文献】

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【共引文献】

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