基于弹—塑性力学及流固耦合的冠脉支架结构研究

发布时间：2020-11-11 08:56

　　 据世界卫生组织统计,心血管类疾病是一种严重威胁人类健康的高危疾病,全世界每年死于心血管疾病的人数高达1500万人,位居各种死因的首位。而冠心病又是心血管疾病中排行第一的疾病。在冠脉支架移植到堵塞或者封闭的血管过程中,球囊和支架共同做扩张支撑起狭窄的病变血管,支架服役过程中有可能还会出现支架内再狭窄现象。通过扩张模拟与流固耦合模拟可以了解到支架所受到的力学行为以及变形行为,并分析出支架在植入过程以及在人体血管内服役过程中有可能出现的问题。这对预防支架内再狭窄起到了至关重要的作用。首先,探讨了冠脉支架介入性治疗的发展过程以及国内外关于血管支架的发展历程,对不同的血管支架以及药物的特点进行了分析与对比,就发展状况及未来趋势做出了论述,进而提出了本文的研究内容。其次,对冠脉支架做扩张运动以及流固耦合问题的基础理论部分进行探析。第一阶段根据球囊与冠脉支架的相互作用关系,确定支架的高度非线性问题,并对扩张模拟进行有限元理论分析。对于支架自身而言,对材料的屈服准则从两个方面进行了论述与比较(增量理论与全量理论)。在第二阶段血管、血液与冠脉支架的流固耦合问题中所涉及到的单流体力学控制方程、单固体力学控制方程以及流固耦合控制方程、固固耦合控制方程进行了论述。再次,通过PRO/E来建立球囊与冠脉支架的三维模型,利用Workbench的Transient Structura(ANSYS)模块进行数值模拟,分别对球囊、板块、血管、支架进行相关定义,并在模拟中对整体模型进行相应的网格划分与边界条件设定,在耦合数值分析时,通过对载荷进行定义并设置模型的基础关系等分析冠脉支架的变形状况,得出冠脉支架在扩张阶段的应力应变分布云图。最后,针对于冠脉支架植入病变血管之后服役期间所产生的流固耦合问题进行模拟,在搭建三维模型的基础上,对双向流固耦合进行材料定义、网格划分并设置边界条件。通过Workbench中的Transient Structural模块和Fluent Flow模块进行仿真分析,最终得到血液流动、血管变形以及冠脉支架应力的分析图形。本文分析与研究将有助于支架研究机构设计出更加杰出的血管支架,并为心血管支架技术的发展与支架内再狭窄的攻克做出新的贡献。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R318.08
【部分图文】：

??在冠脉支架植入病变血管内的整个过程中并不是毫无危险的。如图１－２为支??架植入对血管损害示意图，在球囊支撑支架膨胀的过程中，会使得血管壁的内膜??脱落，从而引起血小板的凝聚，这样血管内壁的细胞就会分泌一些炎性因子，会??使附近的白细胞迅速的粘附聚集过来，在这种情况下就会使得血管中发生炎性反??应以及会造成早期血栓的形成。在几周之后，平滑肌细胞会发生表型转化，肌纤??维母细胞会发生增值合成与迁移，细胞外基质沉积于血管壁上，这样就会使得血??管发生再狭窄。??平滑肌细胞????平滑肌细胞??静止期?Ｔ?分裂期??细胞周期蛋白??依赖激酶ＣＤＫ???丁侧??４?Ｉ??ｐ２７Ｋｉｐ１?ｐ２１Ｃｉｐ１??□?０??细胞周期蛋白??依赖激酶抑制??蛋白ＣＫＩｓ??图１－２支架对血管的损害??１．２支架的发展过程和分类??在冠状动脉病变的手术中，支架是一个不可或缺的关键角色。回顾它的发展??历程，要追溯到在１９９４年由美国强生公司推出的第一个成功的冠脉支架一一??Ｐａｌｍａｚ－Ｓｃｈａｔｚ?（ＰＳ）。首个冠脉支架的问世使强生公司立马处于冠心病介入治疗??领域的封口浪尖上

支架、血管共同扩张阶段的接触问题主要有：（１触；（２）支架外表面与血管内表面的接触。在与球囊便面完全接触，计算结果收敛相对容易，；而支架外表面和病变血管的接触面积逐渐变较较难，故而采用增广拉格朗日法求解。??线性??状态一般是指在模拟过程中，结构会经历大变化以及旋转软化时，出现的导致几何形状出现是指施加载荷后，结构产生较大的变形，进而影端部加竖向的载荷，如果端部的扰度较大，结时必须以变性后的状态来建立结构的几何方程，另一方面，由于结构产生的变形较大，导致在

?第三章冠脉支架植入过程的数值模拟???中建立球囊、冠脉支架、斑块和血管等几何模型，并将这些模型加以组装，得到??共同扩张的耦合模型。??冠脉支架以Ｃｏｒｄｉｓ?ＢＸ?Ｖｅｌｏｃｉｔｙ支架为原型进行建立，原始模型如图３－２所示，??其长度为１３?ｍｍ，内径为０．８２?ｍｍ，壁厚为０．０９?ｍｍ，模型展开平面图如图３－３所??示，所选模型原料是奥氏体３１６Ｌ不锈钢，具有双线性等向强化弹塑性性质。??
【参考文献】

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本文编号：2879003