冠脉介入导管支撑力有限元分析及优化

发布时间：2017-07-06 15:10

  本文关键词：冠脉介入导管支撑力有限元分析及优化

  更多相关文章： 冠脉导管 支撑力 有限元分析

【摘要】：冠脉介入法是冠心病常用且有效的治疗方法,导丝、球囊和支架等医疗器械通过导管进入心脏的主动脉和冠脉,疏通血管中的阻塞。导管为冠脉介入手术提供支撑力,保障手术的顺利进行。支撑力不足将导致导管末端从冠脉中退出,无法继续为导丝、球囊和支架等医疗器械提供后坐力。影响导管支撑力的因素较多,且难以通过实验确定因素对导管支撑力的影响规律。本文利用有限元方法,分析冠脉介入导管的支撑力,利用导丝在一定推力作用下,导管沿冠脉退出的距离,来判断导管支撑力的强弱。主要工作如下:1.基于Ikari动脉几何模型,建立了导管支撑力分析的有限元模型,并通过实验验证了该模型的准确性和合理性;2.基于有限元模型,分析了导管退出冠脉的过程和宏观参数对导管支撑力的影响。结果表明:导管支撑力随着导管外径、壁厚、弹性模量、导丝与导管的动摩擦系数的增大而增大,随着导管第一弯和第二弯之间长度L值的增大而减小;随着导管和动脉静摩擦系数的增大,支撑力呈现先减小后增大的趋势;导管和动脉的接触线长为8mm时,支撑力最大。3.通过建立导管复合材料的有限元拉伸和弯曲模型,分析导管的材料结构对导管拉伸弹性模量和弯曲刚度的影响,结果表明:中间的钢丝网编织层是复合材料的弹性模量和弯曲刚度主要影响因素;钢丝直径、钢丝数量以及钢丝的螺旋角度都对复合材料的弹性模量和弯曲刚度有较大影响。4.基于有限元模型,用正交试验法,分析了多因素对导管支撑力和力学性能的影响,并利用Minitab软件分析影响导管支撑力因素显著性和交互作用,得到了导管的最优化参数组合;根据影响导管支撑力的最显著因素——导管和动脉的夹角,提出了可拆装式组合导管的设计。
【关键词】：冠脉导管 支撑力 有限元分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789;R541.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题背景及研究意义11-15
• 1.1.1 冠心病简介11
• 1.1.2 冠脉介入手术11-13
• 1.1.3 冠脉介入导管13-14
• 1.1.4 课题研究意义14-15
• 1.2 冠脉导管支撑力的研究现状15-19
• 1.2.1 导管支撑力的研究方法15
• 1.2.2 导管支撑力研究现状15-18
• 1.2.3 增强导管支撑力的现有的技术和方法18-19
• 1.3 课题研究内容19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第二章 冠脉介入导管支撑力有限元分析模型21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 ANSYS/LS-DYNA接触非线性分析21-23
• 2.3 冠脉介入有限元模型的建立23-29
• 2.3.1 动脉有限元模型23-24
• 2.3.2 导管有限元模型24-27
• 2.3.3 导丝有限元模型27-28
• 2.3.4 边界条件及载荷设置28-29
• 2.4 有限元模型验证29-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章导管宏观参数对支撑力影响的有限元分析34-55
• 3.1 引言34
• 3.2 导管退出冠脉的分析34-37
• 3.2.1 导管退出冠脉过程34-36
• 3.2.2 衡量导管支撑力的指标36-37
• 3.3 几何结构参数和弹性模量对导管支撑力的影响37-47
• 3.3.1 外径对支撑力的影响37-39
• 3.3.2 壁厚对支撑力的影响39-41
• 3.3.3 导管L变化对支撑力的影响41-44
• 3.3.4 弹性模量对支撑力的影响44-47
• 3.4 导丝与导管之间动摩擦系数对冠脉支撑力的影响47-48
• 3.5 导管与动脉接触状态对导管支撑力的影响48-54
• 3.5.1 动摩擦系数对支撑力的影响48-50
• 3.5.2 静摩擦系数对支撑力的影响50-52
• 3.5.3 接触线长对支撑力影响52-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第四章 导管微观结构对支撑力影响的有限元分析55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 冠脉导管复合材料及简化假设55-56
• 4.3 导管多层复合材料建模56-58
• 4.4 导管复合材料拉伸有限元模拟分析58-62
• 4.4.1 导管复合材料拉伸有限元分析模型58
• 4.4.2 钢丝直径对材料拉伸性能的影响58-60
• 4.4.3 钢丝数量对材料拉伸性能的影响60
• 4.4.4 钢丝螺旋角度对材料拉伸性能的影响60-61
• 4.4.5 高密度聚乙烯基体厚度对材料拉伸性能的影响61-62
• 4.5 冠脉导管复合材料弯曲有限元模拟分析62-72
• 4.5.1 冠脉导管的弯曲有限元模拟分析方法62-65
• 4.5.2 钢丝直径对冠脉导管弯曲刚度的影响65-67
• 4.5.3 钢丝数量对冠脉导管弯曲刚度的影响67-69
• 4.5.4 钢丝螺旋角度对冠脉导管弯曲刚度的影响69-72
• 4.6 本章小结72-73
• 第五章 导管参数优化设计73-89
• 5.1 引言73
• 5.2 正交试验设计73-74
• 5.3 影响导管支撑力宏观因素正交分析74-84
• 5.3.1 第一组正交试验74-76
• 5.3.2 第二组正交试验76-79
• 5.3.3 第三组正交试验79-82
• 5.3.4 宏观因素最优参数组合确定82
• 5.3.5 可拆装式组合导管的提出82-84
• 5.4 影响导管弯曲刚度因素正交分析84-87
• 5.4.1 有限元模拟正交方案84
• 5.4.2 正交试验结果分析84-87
• 5.4.3 影响导管弯曲刚度因素的最优参数组合87
• 5.5 本章小结87-89
• 结论与展望89-91
• 参考文献91-96
• 攻读硕士期间取得的研究成果96-98
• 致谢98-99
• 附件99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴万里;潘朝锌;吴显儒;;经左、右桡动脉冠状动脉介入治疗的比较[J];广东医学;2010年10期

2 佘淑华;陈新连;;基于ANSYS/LS-DYNA的非线性碰撞问题仿真分析[J];装备制造技术;2009年08期

3 蒙冬生;;经皮冠状动脉介入治疗冠心病的临床治疗进展[J];当代医学;2013年36期

4 张晓梅;张颖;吴红瑾;张潇;;对冠心病患者实施疾病管理的实践与效果[J];护理管理杂志;2010年07期

5 杨超;杜来林;;基于ANSYS/LS-DYNA的有限元动力分析应用[J];机电产品开发与创新;2011年01期

6 翟立影;;冠心病的主要症状和治疗的合理用药[J];黑龙江医药;2013年05期

7 刘道志;;微创介入医疗器械与材料产业现状和发展趋势[J];上海生物医学工程;2007年01期

8 李为民;李俭强;李悦;;经桡动脉途径冠状动脉介入治疗的技术和器械进展[J];中国实用内科杂志;2008年01期

9 周霖;周彬;;全国心血管介入技术临床应用情况研究报告[J];中国医院管理;2006年06期

10 唐进元;刘欣;戴进;;基于ANSYS/LS-DYNA的齿轮传动线外啮合冲击研究[J];振动与冲击;2007年09期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 钟振茂;刘道志;孙康;;有限元分析技术在血管支架设计中的应用[A];2007第一届全国介入医学工程学术会议论文汇编[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吴卫;人体血管支架有限元分析与结构拓扑优化[D];大连理工大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 孙佳楠;钢骨架增强HDPE材料力学性能研究[D];浙江工业大学;2010年

2 袁大军;经股动脉和经桡动脉途径冠心病介入治疗指引导管的选择[D];大连医科大学;2006年

3 黄婷;钢丝缠绕增强塑料复合管的力学性能分析与研究[D];浙江大学;2014年

4 赵晶晶;钢骨架增强塑料复合管道的力学性能分析与优化设计[D];河北工业大学;2013年

，

本文编号：526681