编织型食管支架挤压刚度的研究

发布时间：2021-08-18 16:57

　　临床上人体食管腔道并非圆形截面,机体运动和病变组织生长的不确定性而使植入后的支架受到挤压作用,引起支架的局部失稳或难以适应腔道变化,从而引起并发症。利用有限元法对361L不锈钢、WE43镁合金、NiTi合金、聚乳酸PLLA 4种材料编织而成的食道管支架的整体平面挤压刚度和局部挤压刚度进行分析,对比不同材料不同丝径对支架挤压刚度的影响。结果显示,材料弹性模量越高,支架的挤压刚度越大;丝线直径越大,支架的挤压刚度也越大。但是随着挤压变形的增大,挤压刚度有变小的趋势。局部挤压会产生应力集中现象,但在挤压变形为4 mm时,四种不同材料支架的等效应力均小于材料的强度极限,丝线不会发生断裂。支架挤压刚度的了解可为支架优化设计和临床选型提供重要的理论依据。 

【文章来源】：现代机械. 2020,(05)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图1 支架受挤压力示意图

图1 支架受挤压力示意图由于支架为交叉的螺旋丝线构成，交叉点之间存在接触状态，故在交叉丝线之间设置梁-梁接触单元，摩擦因数均取0.15。由于支架工作状态时，丝线与丝线之间不会发生移动，故摩擦系数对支架挤压刚度的影响不大。

通过对4种不同材料编织而成的支架双侧挤压刚度分析，获得在不同挤压变形情况下对应不同的挤压力，再根据式(1)计算支架的挤压刚度。图3所示为361不锈钢支架在不同丝径不同挤压变形下的径向刚度变化趋势。根据图3可知，丝线直径越大，支架的整体挤压刚度越大，但是随着挤压变形的越来越大，虽然挤压力也会增大，但是挤压刚度却是逐渐降低。这表明，当支架承受比较大的挤压力时，支架会存在失稳的可能性。对其他3种材料的支架进行相同类型的分析，发现支架的挤压刚度都具有与361不锈钢支架挤压刚度相同的变化趋势。限于篇幅，其他材料支架结构的挤压刚度变化趋势图片略。图4表示，结构参数和挤压变形相同但材料变化时支架的挤压刚度比较。从图4可以看出，不锈钢支架结构的挤压刚度最大，而PLLA最小。在其他不同的挤压变形情况下，不同材料支架的挤压刚度有着与图4相同的特点。这说明支架结构的挤压刚度随着支架材料弹性模量的增大而增大。但挤压刚度越大，支架适应食管腔道变化的能力则越弱，所以临床选择支架时需要考虑支架的材料属性特点。

【参考文献】：
期刊论文
[1]血管支架在真实狭窄血管模型中扩张过程的模拟研究[J]. 任庆帅,任希力,彭坤,乔爱科.  医用生物力学. 2015(06)
[2]生物可降解食管支架的研究进展[J]. 颜波,狄镇海.  广东医学. 2014(23)
[3]PGLA编织支架的制备与初步体内评价[J]. 蒋金均,侯静文,李明娜,沈园园.  现代生物医学进展. 2014(32)
[4]生物可降解聚合物血管支架膨胀性能有限元分析[J]. 赵丹阳,顿锁,田慧卿,王敏杰,于同敏,刘永云.  大连理工大学学报. 2014(01)
[5]可降解金属血管支架研究进展[J]. 吴远浩,周晓晨,李楠,郑玉峰.  中国材料进展. 2012(09)
[6]介入治疗用非血管可降解支架的研究进展[J]. 黄超,刘秋明,叶宽,任天斌,任杰.  高分子通报. 2012(07)
[7]生物可降解镁合金支架的扩张性能[J]. 申祥,倪中华.  东南大学学报(自然科学版). 2008(01)
[8]新型可降解金属血管支架的有限元力学分析[J]. 王小平,焦延鹏,崔福斋.  机械设计与研究. 2007(05)
[9]微型网状结构支架的力学性能研究[J]. 周承倜,董何彦.  应用力学学报. 2004(03)



本文编号：3350270