新型锌合金材料支架的支撑性能与降解性能的初步分析

发布时间：2020-06-20 00:46

【摘要】：血管支架介入术是心脏血管疾病的主要治疗方式。临床中,主要使用的是永久性支架,但是永久性支架的植入并不是一劳永逸。生物可降解支架成为新一代的支架。其中,锌合金材料具有良好的生物相容性,较好的材料强度。新型可降解锌合金成为可降解支架材料的研究热点。本文研究新型锌合金支架的支撑性能和降解性能,为新型锌合金支架的设计与应用提供科学的参考。运用三维建模方法,构建理想化的狭窄血管模型和一种I型连接筋血管支架。利用ABAQUS有限元分析软件,分别模拟支架在钙化和非钙化斑块类型的狭窄率为50%的理想化狭窄血管中的扩张过程。进行试样制备,试样清洗、称重,放入循环脉动实验台进行体外腐蚀模拟,取样、处理后称重,数据处理。根据文献中提供的连续损伤公式,编写应力腐蚀所需ABAQUS的Kvuscc子程序,在ABAQUS/Explicit分析中设置相应的主程序调用该子程序来完成整个应力腐蚀的仿真过程。构建一个简单的锌合金试件模拟该试件单轴拉伸过程,完成受力分析后提取后处理结果,模拟研究应力腐蚀过程。在斑块材料属性分别为钙化和非钙化的模型中,支架扩张阶段的最大应力为433.4 MPa、432.4 MPa,回弹阶段的最大应力值分别为266.1 MPa、259.4 MPa;支架狗骨头率分别为44.5%、33.3%,血管残余狭窄率为40.8%、30.2%。在循环脉动台体外腐蚀实验中,称量不同时间段内锌合金试件的质量损失,根据损失的质量和材料本身的密度来计算损失的体积,计算出不同时间内的腐蚀速率分别为0-14天腐蚀速率:0.083 mm/y,15-28天腐蚀速率:0.174 mm/y,29-42天腐蚀速率:0.310 mm/y。实验表明,在0-42天内该种材料的腐蚀速率是逐渐增大的。在ABAQUS中模拟锌合金试件模型的单轴应力拉伸,拉伸应力为0逐渐增大至260MPa后保持不变。在等效应力小于阈值(屈服应力的50%)时,模型应力为110 MPa时,不发生应力腐蚀。在等效应力等于阈值时,模型开始发生应力腐蚀,此时的应力为110 MPa,应力腐蚀开始发生。在应力达到260 MPa后,模型持续发生应力腐蚀,直到模型中拉力作用部分完全消失。本文研究表明,新型锌合金支架可应用于不同病变类型的狭窄颈动脉治疗,为之后锌合金材料支架的开发提供了指导和借鉴的意义。所得新型锌合金在不同时间段内的降解速率,可为之后的研究提供实验基础。基于新型锌合金的连续损伤模型而编写的应力腐蚀子程序可以计算出单轴拉伸情况下锌合金材料的应力腐蚀结果,模拟新型锌合金的应力腐蚀过程,为之后新型锌合金支架在狭窄血管中的应力腐蚀提供数值模拟基础。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.08
【图文】：

血管,支架,花冠,支架结构

图 2-1 理想化血管斑块模型Fig.2-1 Idealized Vascular and Plaque Models支架模型是参考文献中支架设计方法[64]与现有支架结构支架来设计的，支架为 I 型连接筋的正弦波结构，如图 2-2 所示。每个花冠都具有 6 个支撑体，共有6 个花冠，支架全长为 20mm，外径为 4mm，厚度为 0.25mm。图 2-2 支架结构Fig.2-2 Stent structure

支架结构,支架,花冠

北京工业大学工程硕士专业学位论文图 2-1 理想化血管斑块模型Fig.2-1 Idealized Vascular and Plaque Models支架模型是参考文献中支架设计方法[64]与现有支架结构支架来设计的，支架为 I 型连接筋的正弦波结构，如图 2-2 所示。每个花冠都具有 6 个支撑体，共有6 个花冠，支架全长为 20mm，外径为 4mm，厚度为 0.25mm。

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