颅内血管支架生物力学性能数值模拟及激光加工工艺研究
发布时间：2020-08-16 20:00
【摘要】：颅内血管的生理特征,要求支架具有极高的压握性与柔顺性。通过结构优化的方法提高支架的植入性和柔顺性,是球囊扩张式支架优化设计工作所面临的挑战。本文主要通过数值模拟方法研究颅内血管支架扩张、压握、弯曲、植入等变形的仿真模型,并在此基础上开展柔顺性和压握性的优化工作。具体包括:①对7种支架扩张模拟方法进行对比研究,分析并提出了各种扩张方法的优、缺点。②以简支梁和悬臂梁的弯曲变形为力学模型,建立了四种支架弯曲的数值仿真模型,并进行对比研究。结果表明,四种模型的计算结果一致;位移载荷法优于弯矩载荷法。通过耦合方式,建立了集支架压握变形、扩张变形和弯曲变形为一体的仿真模型,仿真结果表明:压握和扩张变形增加支架刚度。最后研究了连接筋的结构、连接筋的数量、连接筋的布置方式对支架柔顺性的影响机理;提出的优化方案,可有效提高支架的柔顺性以及不同方向上柔顺性的一致性。③建立压握模型,对支架进行压握与回弹仿真,分析了支撑环结构与连接筋结构对支架压握性能的影响机理;提出了支撑环结构的优化方案,其压握性能得以显著提升。④建立集支架压握变形、植入过程、扩张变形和回弹变形于一体的支架植入仿真模型,系统的模拟支架的植入变形。该模型可评价支架的植入性能、贴壁性能以及支架对血管的拉直效应。激光切割作为支架制备的主要方法,是一个多输入、多输出问题,工艺参数对切割质量的影响机理复杂。调整工艺参数、优化切割质量是一项复杂的工作。本文通过光纤激光切割实验,开展了镍钛合金(Nickel titanium,NiTi)支架和钴铬合金(Cobalt chromium,CoCr)支架的切割工艺研究;并通过研究切割表面形貌与切割质量的耦合关系,探索了支架切割质量的快速优化方法。具体包括:①在湿切环境下,采用氩气作为辅助气体进行NiTi合金切割实验,对获得的混合形貌的形成原因进行机理分析,总结了切割表面形貌与切割质量的耦合关系。在此基础上研究工艺参数对切割质量的影响,并提出NiTi合金支架激光切割质量的快速优化方法。②分别采用氩气和氧气两种辅助气体进行CoCr合金切割实验,并从试样的切割表面形貌、切割表面化学成分和切缝形状三个方面研究辅助气体类型对切割质量的影响。对氧气切割试样表面的三种形貌的形成原因进行机理分析,归纳了表面形貌与切割质量的耦合关系。在此基础上研究氧气作为辅助气体时,工艺参数对切割质量的影响,并提出了 CoCr合金支架激光切割质量的快速优化方法。本文的研究工作,为支架的扩张、压握、弯曲、植入等变形提供了有效的数值模拟仿真模型;并通过结构优化设计,提高了支架的压握性和柔顺性。本文还研究获得了 NiTi合金支架、CoCr合金支架的激光切割质量与表面形貌的耦合关系;所提出的激光工艺参数优化方法,可快速优化血管支架的切割质量。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.08
【图文】：
导管与支架的柔顺性、压缩率得到提高，采用支架置入术治疗脑血管疾病的病逡逑例逐渐增多，颅内支架引起越来越多的重视ｌｈ２１。逡逑颅内血管的解剖结构（如图１．１所示）不同于外周血管和心脏冠脉血管，对支架性逡逑能的要求亦不相同，主要体现在如下几个方面＋５１：①颅内血管中膜平滑肌层和外膜较逡逑薄，血管常位于蛛网膜下腔内为脑脊液所环绕，血管脆性大，支架输送和置放时易发生逡逑破裂。这一结构要求颅内支架柔顺性优于外周血管支架和冠脉血管支架。②颅内血管逡逑相对外周血管弯曲度大，特别是颈内动脉颅内段存在多个生理弯曲，是颅内血管内支架逡逑治疗术的自然屏障。在弯曲段置放支架，血管拉直效应、支架贴壁不良发生的可能性大，逡逑易诱发血栓栓塞事件和支架内再狭窄。这一结构要求颅内支架具有更高的柔性和顺应性。逡逑③颅内血管直径相对细小，支架植入意味着管腔面积的丢失。这一特点要求支架顺应逡逑血管解剖结构，从而最小化支架植入所导致的人为管腔面积的丢失，即要求支架具有良逡逑好的顺应性。逡逑ｍ逡逑ａ）颅底的内面观（显现前循环和后循环基部的动脉分支）逡逑１逡逑
逦卢页内血管支架生物力学性能数值模拟及激光加工工艺研究逡逑图１．２微创公司的Ａｐｏｌｌｏ卢页内支架逡逑图１．３邋ＢＯＳＴＯＮ公司白勺Ｗｉｎｇｓｐａｎ颅内支架逡逑另外，还有用于治疗颅内动脉瘤的专用支架，如ＥＶ３公司的Ｓｏｌｉｔａｉｒｅ邋ＡＢ颅内动脉逡逑瘤支架［２４１和ＢＯＳＴＯＮ公司Ｎｅｕｒｏｆｏｒｍ支架１２５１，如图１．４、图１．５所示。逡逑图１．４邋ＥＶ３公司的Ｓｏｌｉｔａｉｒｅ邋ＡＢ颅内动脉瘤支架逡逑．逡逑图ｌ．ｆ邋ＢＯＳＴＯＮ公司Ｎｅｕｒｏｆｏｎｎ支架配合闭薄器Ｍ治行项内动脉瘤逡逑２００５年，Ｈｅｎｋｅｓ等Ｉ２６１用Ｗｉｎｇｓｐａｎ支架治疗症状性颅内动脉r琒蔚昧己眯Чｅ义希祝椋睿纾螅穑幔钪Ъ芫哂泻玫娜崴承裕τ霉惴骸Ｋ谱悖祝椋睿纾螅穑幔钪Ъ芮岸送ü谓铣ぃ粲缅义嫌诶牖锥鼋辖膔瞬课唬Ъ苣岩远ㄎ弧６杂谡庋牟±欧热瞬捎们蚰义义希靛义
本文编号：2794873
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.08
【图文】：
导管与支架的柔顺性、压缩率得到提高，采用支架置入术治疗脑血管疾病的病逡逑例逐渐增多，颅内支架引起越来越多的重视ｌｈ２１。逡逑颅内血管的解剖结构（如图１．１所示）不同于外周血管和心脏冠脉血管，对支架性逡逑能的要求亦不相同，主要体现在如下几个方面＋５１：①颅内血管中膜平滑肌层和外膜较逡逑薄，血管常位于蛛网膜下腔内为脑脊液所环绕，血管脆性大，支架输送和置放时易发生逡逑破裂。这一结构要求颅内支架柔顺性优于外周血管支架和冠脉血管支架。②颅内血管逡逑相对外周血管弯曲度大，特别是颈内动脉颅内段存在多个生理弯曲，是颅内血管内支架逡逑治疗术的自然屏障。在弯曲段置放支架，血管拉直效应、支架贴壁不良发生的可能性大，逡逑易诱发血栓栓塞事件和支架内再狭窄。这一结构要求颅内支架具有更高的柔性和顺应性。逡逑③颅内血管直径相对细小，支架植入意味着管腔面积的丢失。这一特点要求支架顺应逡逑血管解剖结构，从而最小化支架植入所导致的人为管腔面积的丢失，即要求支架具有良逡逑好的顺应性。逡逑ｍ逡逑ａ）颅底的内面观（显现前循环和后循环基部的动脉分支）逡逑１逡逑
逦卢页内血管支架生物力学性能数值模拟及激光加工工艺研究逡逑图１．２微创公司的Ａｐｏｌｌｏ卢页内支架逡逑图１．３邋ＢＯＳＴＯＮ公司白勺Ｗｉｎｇｓｐａｎ颅内支架逡逑另外，还有用于治疗颅内动脉瘤的专用支架，如ＥＶ３公司的Ｓｏｌｉｔａｉｒｅ邋ＡＢ颅内动脉逡逑瘤支架［２４１和ＢＯＳＴＯＮ公司Ｎｅｕｒｏｆｏｒｍ支架１２５１，如图１．４、图１．５所示。逡逑图１．４邋ＥＶ３公司的Ｓｏｌｉｔａｉｒｅ邋ＡＢ颅内动脉瘤支架逡逑．逡逑图ｌ．ｆ邋ＢＯＳＴＯＮ公司Ｎｅｕｒｏｆｏｎｎ支架配合闭薄器Ｍ治行项内动脉瘤逡逑２００５年，Ｈｅｎｋｅｓ等Ｉ２６１用Ｗｉｎｇｓｐａｎ支架治疗症状性颅内动脉r琒蔚昧己眯Чｅ义希祝椋睿纾螅穑幔钪Ъ芫哂泻玫娜崴承裕τ霉惴骸Ｋ谱悖祝椋睿纾螅穑幔钪Ъ芮岸送ü谓铣ぃ粲缅义嫌诶牖锥鼋辖膔瞬课唬Ъ苣岩远ㄎ弧６杂谡庋牟±欧热瞬捎们蚰义义希靛义
本文编号：2794873
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/2794873.html
